¿Que Es Mecanica?

Introducción:

La mecánica es la ciencia que estudia las leyes generales del movimiento de los cuerpos materiales en relación con las fuerzas que lo producen, estableciendo procedimientos y métodos generales de análisis y de resolución de problemas relacionados con esos movimientos.

Los conocimientos que le permitan conocer el análisis mecánico de los elementos de maquinas y estructuras, ya sea para modificarlos y responder a nuevos planteamientos.

Objetivos:

Analizar y resolver problemas mediante la aplicación, en ejemplos reales de las leyes de la mecánica y de otras formulas derivadas de la experiencia.

Manejar correctamente las unidades de medida de las diferentes magnitudes.

MECANICA

Es la ciencia que describe y predice condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas

Es una ciencia física puesto que estudia fenómenos físicos no basándose únicamente en la experiencia u observación, si no que utiliza el rigor y la importancia de un razonamiento deductivo propio de las matemáticas, originándola como una ciencia aplicada para predecir los fenómenos físicos resultando con ello, como una de las bases de la ingeniería.

Evolución

Antes que la ingeniería mecánica se definiera como tal los físicos usaban teorías para resolver problemas, lo que llevó a la construcción de máquinas relativamente simples. Tiempo después, la industria observó la gran utilidad de las máquinas al ahorrar tiempo y recursos, por lo que comenzó a haber una fuerte demanda por nuevas máquinas (la Revolución Industrial fue una consecuencia de la introducción de maquinaria en el taller con lo que se convirtió en industria).

Esto tuvo como consecuencia que existiera una especialización, creando la disciplina de la ingeniería mecánica. Se requería de nuevos dispositivos con funcionamientos complejos en su movimiento o que soportaran grandes cantidades de fuerza, por lo que fue necesario que esta nueva disciplina estudiara el movimiento y el equilibrio. También fue necesario encontrar una nueva manera de hacer funcionar las máquinas, ya que en un principio utilizaban fuerza humana o fuerza animal.

El uso de máquinas que funcionan con energía proveniente del vapor, del carbón, de la gasolina y de la electricidad trajo grandes avances.

A mediados del siglo 18 los trabajos de construcción a gran escala se ponían en manos de los ingenieros militares , la ingeniería militar englobaba tareas tales como la preparación de mapas topográficos la ubicación y construcción de carreteras y puentes y la construcción de fuetes y muelles sin embargo en el siglo 18 se empezó a utilizar el término de ingeniería civil o de caminos para designar los trabajos de ingeniería con propósitos no militares debido al aumento de utilización de maquinaria en siglo 19 como consecuencia de la revolución industrial la ingeniería mecánica se consolido como rama independiente de la ingeniería posteriormente ocurrió lo mismo con la ingeniería de minas.

LEYES DE LA MECANICA

Ley de la Inercia

Los cuerpos quietos permanecen quietos a menos que se les aplique alguna fuerza para que comiencen a moverse. Los cuerpos en movimiento permanecen en movimiento a menos que se les aplique alguna fuerza para detenerlos. El principio de inercia es tan simple como decir que para cambiar la velocidad de un cuerpo es necesario aplicarle una fuerza, hacerle algo, interactuar con él. De este modo, si un cuerpo se está moviendo con cierta rapidez en determinada dirección, seguirá en esa dirección y con la misma rapidez a menos que lo perturbemos. Los cuerpos no cambian su velocidad (dirección y rapidez) si no reciben alguna fuerza.

LA INERCIA: La primera ley de Newton dice que “un objeto en reposo tiende a seguir en reposo y todo cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento con la misma velocidad, dirección y sentido a menos que el cuerpo interactúe con otros cuerpos”. Es decir que los objetos “tienden a seguir haciendo lo que estaban haciendo”.

Hay una resistencia natural de los cuerpos que se oponen a cambiar su estado de movimiento. Esta resistencia al cambio de estado de movimiento se llama inercia.

Inercia = resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento

Ley de la Fuerza

Supongamos que a un carrito le aplicamos cierta fuerza neta y el carrito se mueve con determinada aceleración. Veremos que si en una segunda prueba la fuerza que le aplicamos al carrito es el doble que en a primera prueba, entonces la aceleración con la que se moverá en este caso será el doble de la aceleración anterior. Este experimento sencillo nos muestra que para cada cuerpo la fuerza aplicada y la aceleración obtenida son proporcionales. O bien, que el cociente entre la fuerza y a aceleración es un valor constante y que sólo depende del cuerpo con el que estemos experimentando.

F/a = constante

Newton descubrió esta proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración, y a la constante de proporcionalidad la llamó “masa” del cuerpo. Así, pues, la masa del cuerpo mide la cantidad de inercia que tiene ese cuerpo.

El segundo principio de Newton dice que la fuerza que se le aplica a un cuerpo y la aceleración que éste adquiere debido a esa fuerza son magnitudes proporcionales y que la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo.

Lo podríamos entender de otro modo diciendo que la fuerza total aplicada sobre un cuerpo produce una aceleración y que los valores de la fuerza aplicada, a aceleración y la masa del cuerpo cumplen con la ecuación: F=m.a

Recordemos que tanto F como a son vectores y que el cuerpo se acelera en la dirección y sentido en que actúa la fuerza neta aplicada. En cambio la masa es una magnitud escalar (no tiene dirección ni sentido) y puede medirse con un número en las unidades que se elijan para ello. En general se utiliza como unidad de masa el kilogramo o el gramo.

Ley Acción y Reacción

Cada vez que un cuerpo ejerce una acción sobre otro empujándolo tirando de él, atrayéndolo gravitatoriamente o magnéticamente, chocándolo o acariciándolo, se produce una interacción entre ambos. Un cuerpo aplica una fuerza sobre otro y a su vez recibe del otro una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario. Por cada par de cuerpos que están interactuando aparece un par de fuerzas. La Tierra atrae gravitatoriamente a la Luna y es atraída por la Luna con una fuerza de igual intensidad.

Las fuerzas del par de interacción son vectores como todas las fuerzas, pero tienen ciertas características:

1) Son de la misma intensidad.

2) Tienen sentidos opuestos.

3) Están en la misma recta de acción (tienen la misma dirección).

4) Una de ellas está aplicada en uno de los dos cuerpos que interactúan, y la otra, en el otro cuerpo.

Ley de la palanca

Arquímedes (287-212 a.C), un científico de la antigua Grecia, quien logró explicar el funcionamiento de la palanca.

Ilustró su teoría con una frase muy famosa: "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo", dando por hecho que de tener una palanca suficientemente larga podría mover la Tierra con sus propias fuerzas.

Arquímedes, basándose en dos principios, estableció las leyes de la palanca.

Principio 1

"Si se tiene una palanca en cuyos extremos actúan pesos iguales, la palanca se equilibrará colocando el punto de apoyo en el medio de ella."

Principio 2

"Un peso se puede descomponer en dos mitades actuando a igual distancia del punto medio de la palanca".

Pero... ¿qué son realmente las palancas?

Se define a la palanca como una barra rígida apoyada en un punto sobre la cual se aplica una fuerza pequeña para obtener una gran fuerza en el otro extremo; la fuerza pequeña se denomina "potencia" (p) y la gran fuerza, "resistencia" (R), al eje de rotación sobre el cual gira la palanca se llama "punto de apoyo" o "fulcro" (A).

Al utilizar palancas se aplica el principio de los momentos donde una de las fuerzas hace girar la palanca en un sentido y la otra en sentido contrario.

Una variedad de palancas

De acuerdo con la posición de la "potencia" y de la "resistencia" con respecto al "punto de apoyo", se consideran tres clases de palancas, que son:

En el primer tipo el punto de apoyo se ubica entre la carga y la fuerza aplicada. Mientras más cerca esta de la carga entonces la fuerza aplicada puede ser menor. Es nuestra idea intuitiva de palanca, algo que nos ayuda a mover una carga pesada

En el segundo tipo el punto de apoyo esta en un extremo del brazo, la carga se ubica en la parte más cercana al punto de apoyo y la fuerza aplicada en la lejana. De esta forma funciona una carretilla. Su utilidad es evidente, mientras mas cerca este la carga en la carretilla del punto de apoyo, (la rueda), mas sencillo es desplazarla.

En el tercer tipo, el punto de apoyo sigue en uno de los extremos, pero invertimos las posiciones relativas de la carga y la fuerza aplicada.

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