ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA MECÁNICA

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA MECÁNICA

El estudio de la mecánica se inició con el análisis de números pequeños de objetos grandes que se mueven lentamente, lo que nosotros ahora llamamos "la mecánica clásica”. Isaac Newton (1643-1727) está reconocido como la figura principal en la mecánica clásica. Cuando Newton ingresó a la universidad, él había planeado estudiar Leyes. Sin embargo, él cambió de parecer cuando fue expuesto a los trabajos de grandes pensadores tales como Aristóteles, Descartes, Gassendi, Hobbes y Boyle. Newton también fue inspirado por la mecánica astronómica de Copérnico y por Galileo y los estudios en el campo de la óptica de Kepler. Estas ideas pusieron a Newton a pensar, y sus pensamientos culminaron en su libro, el Quaestiones Quaedam Philosophicae. Su libro lo empezó escribiendo: “Platón es mi amigo, Aristóteles es mi amigo, pero mi mejor amigo es la verdad."

Inspirado por el simple hecho de que una manzana siempre cae a la tierra, Newton siguió adelante y estableció las fundaciones para la Teoría de la Gravitación Universal. En 1666, Newton planteó la ley del cuadrado inverso basado en su ley de fuerza centrífuga y en la tercera ley de Kepler de movimiento planetario. Newton compiló y publicó los resultados de su análisis del movimiento de cuerpos en los medios resistivos y no-resistivos aplicados a cuerpos orbitales, proyectiles, péndulos y caída libre en su libro Philosophiae el Naturalis Principia Matematica. Mejor conocido como el Principia, el cual es considerado como uno de los libros más famosos escrito en la historia. Sus teorías también ayudaron a explicar muchos fenómenos naturales como la ocurrencia periódica de mareas y sus variaciones. Newton también inventó el cálculo diferencial e integral, que es necesario para realizar los cálculos matemáticos involucrados en la mecánica clásica.

La mecánica estadística fue desarrollada por Boltzmann quien publicó su artículo de 1877 titulado "En la relación entre la segunda ley de la teoría mecánica del calor y el cálculo de probabilidad con respecto a los teoremas del equilibrio termal”. En este artículo Boltzmann presentó una expresión probabilística para la entropía. Esta relación fue llamada el “Principio de Boltzmann” por Albert Einstein en 1905, dado que se le reconocía como la fundación de la mecánica estadística que no se limita a los gases solamente, pero que también podía aplicarse a los líquidos y al estado sólido.

Albert Einstein es considerado como el padre de mecánica relativista. Einstein estudió las limitaciones de la mecánica clásica desarrollada por Newton. De hecho, la teoría de Newton de gravitación, así como sus leyes de mecánicas, son sólo una aproximación muy buena y no son capaces de explicar la conducta de cuerpos en la presencia de campos gravitatorios muy fuertes. La Teoría General de Relatividad de Albert Einstein reemplazó a la Ley Universal de Gravitación de Newton. Einstein desarrolló su propia teoría de gravitación que se publicó en 1915. Es importante comprender que la mecánica clásica de Newton es todavía una aproximación válida para objetos grandes que se mueven lentamente, y que ésta se usa en la mayoría de las aplicaciones de la ingeniería. Sin embargo, cuando los objetos se mueven a velocidades comparables a la velocidad de la luz, las relaciones de la mecánica relativista de Einstein son las que se deben de aplicar.

Finalmente, el desarrollo de la mecánica quántica es quizás uno de los más grandes logros intelectuales del siglo XX. Mientras muchos individuos hicieron contribuciones, algunos de los científicos más reconocidos en este campo incluyen a Sir William Hamilton, David Hilbert, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Max Born, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, y John von Neumann.

UBICACIÓN DE LA ESTÁTICA Y LA DINÁMICA DENTRO DE LA MECÁNICA

ESTÁTICA

La estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

DINÁMICA

La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica.

En este artículo se describen los aspectos principales de la dinámica en sistemas mecánicos, y se reserva para otros artículos el estudio de la dinámica en sistemas no mecánicos.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.

Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación interrumpida de calibraciones o comparaciones.

Magnitud física básica Símbolo dimensional Unidad básica Símbolo de la unidad

Longitud

L metro

m

Tiempo

T segundo

s

Masa

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