Histograma

Introducción

El ser humano, desde el principio de los tiempos, ha tenido la curiosidad y el hábito de querer aprender la explicación al porqué de los sucesos y fenómenos que acontecían alrededor suyo. Los cambios del clima, los astros celestes y su movimiento cíclico, el aire, la tierra, el fuego....

Nace de esta forma la filosofía que sería el antecedente de la física actual. De forma puramente experimental se comienzan a considerar las leyes que rodean al hombre. De esta forma, podemos ver en un antiguo texto de Ptolomeo llamado "Almagesto", donde el autor afirma que la Tierra es el centro del universo y que los astros giran alrededor de ella. Esta afirmación fue considerada como una ley real durante muchos siglos después.

Destacó por allá en el siglo XVI uno de los pioneros de la física y claramente el antecedente de la física moderna. Su nombre Galileo Galilei. A él le debemos grandes estudios sobre el movimiento de los astros, y ya por entonces comenzó a utilizar los primeros telescopios que se inventaban en el mundo. Tantos siglos atrás, Galileo observó por primera vez los satélites que giran entorno a Júpiter. Lo que demostraba, según el modelo heliocéntrico de Copernico que no todos los astros giraban alrededor de la tierra, lo que dejaba de forma más probable a la tierra como el elemento que giraba en torno al sol.

Otro impulsor de la física y antecedente de la física moderna fue sin duda Isaac Newton, cuya obra "philosophiae naturalis" de 1687 marcó un hito en la historia de la física describiendo las leyes de la dinámica más conocidas hoy en día como las "leyes de Newton".

En esta misma época surgió de la mano de Newton y de Leibniz uno de los principios más básicos sobre las leyes de la física, que indican que estas leyes no son universales, cambian en función del lugar del universo donde se apliquen. El avance de las matemáticas permitió a la física convertirse en una ciencia capaz de predecir futuros efectos y de realizar predicciones sobre los fenómenos que tanto tiempo han causado y causarán curiosidad en el ser humano.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA FÍSICA

FÍSICA CLÁSICA:

Se estima que en la fecha de 1880 casi toda la física ya estaba explicada mediante las leyes de Newton, las teorías de Maxwell sobre el electromagnetismo, y las teorías termodinámicas de Bolzmann. Pero sin embargo, posteriores descubrimientos abrirían una brecha en esa ficticia seguridad de conocimiento que revolucionaría el final del siglo XIX.

En 1895 Conrad Roentgen descubre los rayos X, imperceptibles por la vista humana, se abre así un mundo invisible al ser humano que continuó con el descubrimiento del electrón por Jhon thomson y el descubrimiento de los rayos catódicos de Michelson. Comenzaba una nueva era abierta a todo tipo de teorías y discusiones. Un nuevo desafio que marcaría las pautas y los antecedentes a la nueva física moderna.

FÍSICA MODERNA:

A principios del siglo XX aparecen dos nuevas teorías que cambiaron la forma de comprender el mundo de la física. Estas teorías fueron:

- La teoría quántica.

- La Relatividad.

FÍSICA NUCLEAR:

Allá por los principios de la década de los años 30 se descubre el isótopo del hidrógeno, atribuido a Clayton Urey.

Posteriormente los famosos estudios sobre la radiación artificial de manos del matrimonio Irene y frederich Curie concluyeron con la formación del primer nucleo radiactivo, año 1933, que revolucionaría el mundo de otras ciencias como la medicina, la química o su empleo en arqueología, etc.

Pero no todos estos avances tenían connotaciones positivas para el ser humano. En 1945 se fabricó el primer reactor nuclear cuya finalidad era la de abastecer de energía eléctrica, pero ese mismo año también se fabricó la primera bomba atómica, a la que le siguió la bomba de fusión o bomba de hidrógeno.

1.1 Antecedentes 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.

1.2 Ubicación de la estática y dinámica dentro de la mecánica.

Se ha definido la Mecánica diciendo que es la rama de la Física que trata de la respuesta de los cuerpos a la acción de las fuerzas. Por conveniencia, se divide su estudio en tres partes, cuales son: Mecánica de los cuerpos rígidos, Mecánica de los cuerpos deformables y Mecánica de los fluidos. A su vez, la Mecánica de los cuerpos rígidos puede subdividirse en Estática (equilibrio del cuerpo rígido) y Dinámica (movimiento del cuerpo rígido).

LA ESTATICA

La Estática fue la primera parte de la Mecánica que se desarrolló porque los principios de la Estática se necesitaban para la construcción de edificios. Los constructores de las pirámides de Egipto comprendieron y utilizaron dispositivos tales como la palanca, la polea y el plano inclinado.

La Estática abarca el estudio del equilibrio tanto del conjunto como de sus partes constituyentes, incluyendo las porciones elementales de material. Uno de los principales objetivos de la estática es la obtención de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsión y momento flector a lo largo de una pieza, que puede ser desde una viga de un puente o los pilares de un rascacielos.

El estudio de la Estática suele ser el primero dentro del área de la ingeniería mecánica, debido a que los procedimientos que se realizan suelen usarse a lo largo de los demás cursos de ingeniería mecánica.

La estática se utiliza en el análisis de las estructuras, por ejemplo, en arquitectura e ingeniería estructural. La resistencia

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