Fisica, Ingenieria Industrial

1/1 Mecánica

la mecánica es la ciencia física que los efectos de las fuerzas sobre los objetos . ningún otro tema juega un papel más importante en el análisis de ingeniería de la mecánica. Aunque los principios de la mecánica son pocos , tienen una amplia aplicación en la ingeniería . los principios de la mecánica son fundamentales para la investigación y el desarrollo en los campos de las vibraciones , la estabilidad y la fuerza de estructuras y máquinas , la robótica , cohetes y diseño de naves espaciales , control automático, rendimiento del motor, flujo de fluidos , la máquina y aparato eléctrico y molecular , atómica , y el comportamiento subatómica . Una comprensión profunda de la asignatura es requisito previo esencial para el trabajo de estos y muchos otros campos.

la mecánica es la más antigua de las ciencias físicas . la historia temprana de esta asignatura es sinónimo de los inicios de la ingeniería. los escritos registrados más tempranos en la mecánica son los de Arquímedes en el principio de la palanca y el principio de flotabilidad. avances sustanciales vino después con la formulación de las leyes de la combinación de vectores de fuerzas por Stevin , que también formulan la mayor parte de los principios de la estática . la primera investigación de un problema de dinámica es el crédito a Galileo por sus experimentos con la caída es de piedras . la formulación exacta de las leyes del movimiento , así como la ley de gravedad , fue hecho por Newton, que también concibió la idea de lo infinitesimal en el análisis matemático. contribuciones sustanciales al desarrollo de la mecánica también formularon da vinci, Varignon , euler , D'Alembert, Lagrange, Laplace y otros.

en este libro nos preocupemos tanto con el desarrollo de los principios de la mecánica y su aplicación. los principios de la mecánica como ciencia son rigurosamente expresadas por las matemáticas, por lo que las matemáticas juegan un papel importante en la aplicación de estos principios a la solución de problemas prácticos.

el tema de la mecánica se divide lógicamente en dos partes: Estática, que se refiere al equilibrio de los cuerpos bajo la acción de las fuerzas y la dinámica, que se refiere al movimiento de los cuerpos. Ingeniería mecánica se divide en estas dos partes, vol. 1 estática y vol. 2 dinámicas.

1.2 CONCEPTOS BÁSICOS

Los siguientes conceptos y definiciones son básicos para el estudio de la mecánica, y deben ser entendidos desde el principio.

El espacio es la región geométrico ocupado por cuerpos cuyas posiciones se describen por mediciones lineales y angulares con relación a un sistema de coordenadas . para problemas tridimensionales , se necesitan tres coordenadas independientes . para los problemas de dos dimensiones , sólo se requieren dos coordenadas .

El tiempo es que la medida de la sucesión de eventos y es una cantidad básica de la dinámica. El tiempo no está directamente involucrado en el análisis de los problemas de estática .

La masa es una medida de la inercia de un cuerpo , que es su resistencia a un cambio de la velocidad . masa también se puede considerar como la cantidad de materia en un cuerpo. la masa de un cuerpo afecta a la fuerza de atracción gravitatoria entre ésta y otros organismos. esta fuerza aparece en muchas aplicaciones en la estática .

La fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro . una fuerza tiende a mover un cuerpo en el dirección de su acción . la acción de una fuerza se caracteriza por su magnitud , por la dirección de su acción , y por su punto de aplicación . por tanto, la fuerza es una magnitud vectorial , y sus propiedades se discuten en detalle en el capítulo 2 .

una partícula es un cuerpo de Dimensiones insignificantes. en el sentido matemático, una partícula es un cuerpo cuyas dimensiones son considerados a estar cerca de cero de modo que podemos analizar como una masa concentrada en un punto. frecuentemente escogemos una partícula como un elemento diferencial de un cuerpo. podemos tratar el cuerpo como una partícula cuando sus dimensiones son irrelevantes para la descripción de su posición o la acción de las fuerzas que se le aplican.

Cuerpo rígido. un cuerpo rígido cuando se considera el cambio en la distancia entre dos cualesquiera de sus puntos es despreciable para el propósito a la mano. Por ejemplo, el cálculo de la tensión en el cable que soporta el brazo de una grúa móvil bajo carga es esencialmente afectadas por las pequeñas deformaciones internas en los miembros estructurales de la pluma. Con el fin, pues, de la determinación de las fuerzas externas que actúan sobre el auge, podemos tratarlo como un cuerpo rígido. Estática trata principalmente con el cálculo de las fuerzas externas que actúan sobre los cuerpos rígidos en equilibrio. determinación de las deformaciones internas pertenece al estudio de la mecánica de los cuerpos deformables, que normalmente sigue a la estática en el plan de estudios.

1.3 Escalares y VECTORES

Utilizamos dos tipos de cantidades en mecánica escalares y verctores. Cantidades escalares son aquellos con los que se asocia sólo una magnitud. Ejemplos de cantidades escalares son el tiempo, volumen, densidad, velocidad, energía, cantidades vectoriales , por otro lado , poseen dirección, así como magnitud , y deben obedecer la ley del paralelogramo de addtion como se describe más adelante en este artículo. ejemplos de cantidades vectoriales son de desplazamiento, velocidad , aceleración, fuerza , momento y el impulso. Velocidad es un escalar. es la magnitud de la velocidad, que es un vector. por lo tanto la velocidad se especifica mediante una dirección, así como una velocidad. vectores que representan cantidades físicas se pueden clasificar como libre, deslizamiento o fijos.

un vector libre es aquel cuya acción no se limita a, o asociado con una línea única en el espacio. Por ejemplo , si un cuerpo se mueve sin rotación , a continuación, el movimiento o desplazamiento de anhídrido punto en thye cuerpo pueden tomarse como un vector . Este vector describe igualmente bien la dirección y magnitud de de desplazamiento de cada punto en el cuerpo . por lo tanto , podemos representar el desplazamiento de dicho organismo por un vector libre .

un vector deslizante tiene una única línea de acción en el espacio , pero no un punto único de aplicacion . Por ejemplo , cuando una fuerza externa actúa sobre un cuerpo rígido , la fuerza se pueden aplicar en cualquier punto a lo largo de su línea de actionwithout cambiar su efecto en el cuerpo como un todo , y por lo tanto es un vector de deslizamiento .

un vector fijo es aquel para el que se especifica un punto único de aplicación. la acción de una fuerza sobre un cuerpo deformable o no rígida debe ser especificado por un vector fijo en el punto de aplicación de la fuerza . en este caso las fuerzas y deformaciones dentro del cuerpo dependen del punto de aplicaciones de la fuerza , así como en su magtnitude y la línea de acción .

convenciones para ecuaciones y diagramas

Cantidades un vector V es un representado por un segmento de línea, figura 1/1, que tiene la dirección del vector y que tiene una punta de flecha para indicar el sentido. la longitud del segmento orientado representa en cierta escala conveniente la magnitud / v / del vector, que se imprime con letras delgadas cursiva v, por ejemplo, podemos elegir una escala tal que una flecha de una pulgada de largo representa una fuerza de veinte libra.

en las ecuaciones acalar, y con frecuencia en diagtrams donde está marcada sólo la magnitud de un vector, thye símbolo aparecerá en cursiva leghtface .. negrita es quantiies vector usedfor cada vez que el aspecto direccional del vector es una parte de su representación matemática. cuando escribiendo ecuaciones vectoriales, siempre estar seguro de conservar la Distinción matemática entre vectores y escalares. en el trabajo a mano, utilice un signo distintivo para cada vector de Cantidades, como un subrayado, v, o una flecha sobre el símbolo, v, para tomar el lugar de negrita en la impresión.

trabajando con vectores

la dirección del vector v que puede ser medido por un ángulo desde una cierta dirección de referencia conocida como se muestra en la figura 1/1. el negativo de v es un vector v que tiene la misma magnitud que V pero dirigido en el sentido opuesto a V, como se muestra en la figura 1/1

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