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Mecánica Elemental- Ing. Edwin Alexis Sánchez Guzmán

José Antonio Estévez Tejeda (12-0625)

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Índice• Introducción…………………………………………

…………………………….. pág.3• Mecánica: historia y

definición………………………………………….. pág.4

-Agrupaciones de la mecánica……………………………………………. pág.5 -Conceptos Básicos…………………………………………………………….....pág.6• Cinemática: Historia y

Definición…………………………………………pág.7

-Conceptos Básicos…………………………………………………………..……pág.8• Historia y Definición del

Rozamiento…………………………………...pág.9

-Conceptos Básicos…………………………………………………………………….pág.10• Conclusión…………………………………………

…………………………………..pág.11• Bibliografía…………………………………………

………………………………….pág.12

Se expondrá todo lo concerniente a la mecánica como ente completo, y lo anterior será acompañado de dos fenómenos que forman parten de la misma, estas son cinemática y rozamiento.

Se decide tomar como punto de partida el sentido que involucra el tema a investigar en cuestión, así como su evolución a través del tiempo y finalmente, los conceptos finales que acabaron formándose para con el mismo, y por tanto, rige el comportamiento y las características a las cuales aplican todos los factores para el tópico en cuestión. 3

Historia y Definición de la Mecánica

(La mecánica: es la parte de la Física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas.Se divide en dos partes: Cinemática, que describe como se mueven los objetos, y Dinámica, que estudia a la fuerza y a las causas que provocan el movimiento de los objetos).

Como ciencia apareció en el periodo helenístico por medio de Arquímedes, quien describió las leyes de la palanca y otras maquinas, las cuales con su uso dieron origen a las primeras nociones de dinámica y estática. El físico y astrónomo italiano Galileo reunió las ideas de otros grandes pensadores de su tiempo y empezó a analizar el movimiento a partir de la distancia recorrida desde un punto de partida y del tiempo transcurrido. Demostró que la velocidad de los objetos que caen aumenta continuamente durante su caída. Esta aceleración es la misma para objetos pesados o ligeros, siempre que no se tenga en cuenta la resistencia del aire (rozamiento). El matemático y físico británico Isaac Newton mejoró este análisis al definir la fuerza y la masa, y relacionarlas con la aceleración. Para los objetos que se desplazan a velocidades próximas a la velocidad de la luz, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Para las partículas atómicas y subatómicas, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría cuántica. Pero para los fenómenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton siguen siendo la piedra angular de la dinámica (el estudio de las causas del cambio en el movimiento).

Arquímedes

Galileo Galilei

Isaac Newton

Albert Einstein

Aristóteles

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Agrupaciones de la Mecánica

Mecánica Clásica: Compuesta por el estudio de sólidos rígido y de fluidos. Las mismas se abarcan en dos tipos de formulaciones: La Newtoniana (abarca la cinemática y la estática) y La Analítica (apoyada en formulas matemáticas que formalizan las variedades diferenciables). Todo lo anterior se basa en la “Predictibilidad” (donde se supone que se conoce un instante de tiempo y por ende se realizan cálculos a futuro).

Mecánica Relativista: Comprende la Teoría de la relatividad especial (comportamiento de cuerpos a grandes velocidades), La Teoría general de la relatividad, (asociada a la teoría de la gravitación). Se le considera como una ciencia determinista ya que aplica lo siguiente: La fuerza y la aceleración (como fuerzas tangenciales) y el intervalo de tiempo (como un factor variable).

Mecánica Cuántica: abarca sistemas mecánicos de pequeña escala . Aquí los sistemas pueden evolucionar en ciertos momentos de manera no determinista , por eso toma el enfoque probabilístico (renunciando al concepto de  trayectoria y posición de una partícula). La estructura interna de algunos sistemas físicos de interés como los átomos o las moléculas sólo pueden ser explicados mediante un tratamiento cuántico, ya que la mecánica clásica hace predicciones sobre dichos sistemas que contradicen la evidencia física.

Teoría Cuántica de Campos: Combina la mecánica relativista y la mecánica cuántica, y no trata la mecánica de partículas, sino que las trata por grupos. Esta teoría logra aunar principios cuánticos y teoría de la relatividad especial (aunque no logra incorporar los principios de la relatividad general). Dentro de esta teoría, no se consideran ya estados de las partículas sino del espacio-tiempo (caracterizado por numero de partículas de cada tipo).

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Conceptos Básicos

Masa: carácter comparativo de un cuerpo.

Fuerza: La fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro cuerpo, caracterizada por su punto de aplicación, magnitud, dirección y el vector.

Tiempo: Duración de las cosas sujetas a un cambio.

Inercia: propiedad de los cuerpos de no modificar su estado de reposo o movimiento uniforme hasta que se aplique una fuerza en sentido contrario.

Potencia: es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

Energía: capacidad para realizar un trabajo.

Trabajo: es la energía necesaria que aplica un cuerpo para desplazar otro.

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Historia y Definición de la Cinemática

(La cinemática: es una rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (fuerzas). Se basa en el estudio de la aceleración y la rapidez que describen el cambio de posición en función del tiempo. El Análisis Vectorial es la herramienta matemática más adecuada para ellos ya que describe el movimiento de los objetos utilizando palabras, diagramas, números, gráficas y ecuaciones.)

Los primeros en intentar describir el movimiento fueron los astrónomos y los filósofos griegos. Luego las aportaciones de Nicolás Copérnico, y Johannes Kepler expandieron los horizontes en la descripción del movimiento, luego Galileo Galilei empezó a comprender aspectos del movimiento relevantes en su tiempo, esto lo completa

Evangelista Torricelli que fue configurando lo que se conocería como geometría del movimiento. Continuado por Isaac Newton que estableció tres leyes de movimiento (inercia, dinámica y acción-reacción).A esta nueva ciencia que describe el movimiento usando ecuaciones le llamamos cinemática. Pierre Varignon  definió la noción de aceleración y mostró cómo es posible deducirla de la velocidad instantánea con la ayuda de un simple procedimiento de cálculo diferencial. El vocablo cinemática fue creado por André-Marie Ampère, quien delimitó el contenido de esta disciplina y aclaró su posición dentro del campo de la mecánica. Desde entonces y hasta nuestros días la cinemática ha continuado su desarrollo hasta adquirir una estructura propia.

Nicolás Copérnico

Johannes Kepler Evangelista Torricelli

André-Marie Ampère7

Conceptos

Modelo -físico: Para estudiar la realidad con cierta aproximación y determinadas condiciones, se usan para realizar cálculos teóricos.

Posición: referente a la localización con respecto a un sistema de referencia (lo que en física se llama 'observador').

Sistema de referencia: Es aquel sistema coordenado con respecto al cual se da la posición de los puntos y el tiempo.

Aceleración: magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo.

Velocidad: magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto- por unidad de tiempo.

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Historia y Definición del Rozamiento

(Rozamiento: fuerza entre dos superficies en contacto, que se opone al movimiento entre ambas superficies o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento. Actúa siempre en sentido opuesto al del movimiento y sus causas principales son la rugosidad de las superficies y la aparición de fuerzas electrostáticas, las cuales originan una atracción entre ambas).

Históricamente, comienza con Leonardo da Vinci que dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que desliza sobre una superficie plana. Luego, Guillaume Amontons, redescubrió las leyes del rozamiento estudiando el deslizamiento seco de dos superficies planas. Las conclusiones de Amontons son esencialmente las que estudiamos en los libros de Física General: la fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un objeto sobre una superficie, sabiendo que la fuerza será proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque y la misma no depende del área aparente de contacto. El científico francés Coulomb añadió una propiedad más: Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad. 

Leonardo da Vinci

Guillaume Amontons

Coulomb

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Conceptos

Coeficiente de rozamiento: expresa la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto.

Rozamiento Estático: es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto.

Leyes de Amontons: A volumen constante las presiones ejercidas por una determinada gaseosa son directamente proporcionales a sus temperaturas termodinámicas.

Rozamiento Dinámico: es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que éste ya comenzó.

Desplazamiento: cambio de posición de un cuerpo entre dos instantes o tiempos bien definidos.

Coordenadas: valor que ubica virtualmente a un punto.

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Conclusión

Gracias a la curiosidad y a la experimentación constante por parte de ciertos personajes de la historia, se sentaron las bases no solamente de fenómenos que explican algunas cualidades tanto de un material como de un momento sino que también se dio paso a la conversión, reinterpretación y planeación a futuro gracias a la invención de formulas y de gráficos que facilitan el calculo de diversos factores (durabilidad, resistencia, maleabilidad, etc.) que son imperantes conocer y poner en practica ya en lo que es mi carrera, que es arquitectura, la cual se nutre directamente del conocimiento del fenómeno mecánico así como de sus demás vertientes que la componen para asegurar un diseño excepcional que salga de lo convencional y generar una obra que pueda mantenerse en optimas condiciones a pesar de los posibles factores climáticos y/o de características internas que podrían dañar la estructura, y por tanto, destruirse completamente.

Dicho de otra forma, la dinámica, el rozamiento y la mecánica sirven para prevenir, para conocer y para mejorar algún ente en relación a los datos que se conocen y que se pueden obtener.

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Bibliografía

• http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanica

• http://html.rincondelvago.com/historia-de-la-mecanica.html

• http://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1tica

• http://estudiarfisica.wordpress.com/2008/11/09/fisica-general-5-cinematica-movimiento-rectilineo-y-circular-espacio-y-angulo-recorrido-velocidad-aceleracion-centripeta-aceleracion-tangencial-movimiento-angular-componentes-radial-y-trasve/

• http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Cinem%C3%A1tica

• http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100121155943AAM5Xxv

• http://es.thefreedictionary.com/rozamiento

• http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n

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