Mecánica

¿Qué es la mecánica?

La mecánica es la ciencia que se encarga del estudio de el equilibrio y el movimiento de los cuerpos. Tradicionalmente se divide en tres partes: cinemática, dinámica y estática, que estudian, respectivamente, el movimiento sin sus causas, el movimiento en relación con las causas que lo determinan y el equilibrio de los cuerpos”.

 

En otras palabras, en física, la mecánica es la ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos y las causas que lo determinan. Se divide convencionalmente en tres partes: cinemática, dinámica y estática. Analicémoslas en detalle.

 

La cinemática estudia el movimiento independientemente de las causas que lo generan.La dinámica estudia el movimiento y las causas que lo generan.

 

Se basa en tres leyes:

 

1ª ley de la dinámica o principio de inercia: Si no hay fuerzas externas que actúen sobre un cuerpo o si un sistema de fuerzas en equilibrio actúa sobre un cuerpo, éste persiste en su estado de reposo o movimiento uniforme de reptación.

 

2ª ley de la dinámica o principio fundamental de la dinámica: Si una fuerza, o un sistema de fuerzas, actúa sobre un cuerpo, éste se acelera; la fuerza resultante aplicada al cuerpo es directamente proporcional a la aceleración y comparte su dirección y sentido.

 

3ª ley de la dinámica o principio de acción-reacción: Si dos cuerpos interactúan entre sí, se desarrollan dos fuerzas, comúnmente llamadas acción y reacción: como cantidades vectoriales son iguales en magnitud y dirección, pero opuestas en sentido.

 

La estática estudia el equilibrio de los cuerpos, es decir, los casos en los que las fuerzas que actúan están equilibradas. El equilibrio puede ser estático, es decir, el cuerpo permanece inmóvil, o dinámico, cuando el cuerpo se mueve siguiendo un movimiento uniforme.

 

Las magnitudes fundamentales de la ciencia son el espacio, el tiempo, la masa y la fuerza. El espacio es fundamental para definir la posición de un punto, situado en un sistema de referencia. El tiempo es necesario para definir una secuencia de eventos.

 

La masa es fundamental para medir la resistencia de los cuerpos al cambiar su movimiento. La fuerza es el concepto básico de la dinámica; indica la acción directa o remota de un cuerpo sobre otro y se divide en tres tipos: fuerza de peso (atrae a los cuerpos hacia el centro de la tierra), fuerza elástica (generada por la deformación de los cuerpos que luego vuelven a su forma original) y fuerza centrípeta (induce a los cuerpos a moverse siguiendo una trayectoria circular).

 

El desarrollo de la mecánica moderna comienza con el Philosophiae naturalis principia mathematica de Newton, que define las tres leyes de la dinámica. Según los principios de Newton, cualquier problema mecánico se puede plantear en las matemáticas, pero para resolverlo se requiere el uso de herramientas matemáticas específicas.

 

La mecánica se subdivide en varias ramas, cada una de las cuales se basa en el fundamento común de la mecánica racional, es decir, la ciencia que se desarrolla por deducción matemática a partir de principios generales.

 

El término “mecánica racional” se considera un sinónimo de la mecánica macroscópica clásica, es decir, la “parte de la mecánica que, basándose en los postulados newtonianos (dinámica), estudia los problemas mecánicos relativos a los cuerpos de dimensiones ordinarias, en los distintos esquemas adoptados para representarlos, dejando de lado cualquier otro fenómeno concomitante al hecho mecánico en sí (como, por ejemplo, los fenómenos químicos, eléctricos, térmicos, etc.)”.

 

Las ramas de la mecánica son las siguientes:

 

• Mecánica analítica: se basa en la deducción, a partir de principios válidos, de las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos en tensión.

• Mecánica aplicada: en función del objeto de estudio, puede subdividirse en mecánica aplicada de la construcción, mecánica aplicada de fluidos (dinámica de fluidos) y mecánica aplicada de máquinas.

• Mecánica celeste: disciplina astronómica que estudia el movimiento de los cuerpos celestes en relación con las fuerzas que actúan sobre ellos y las leyes que los rigen, con el fin de calcular sus trayectorias.

• Mecánica no lineal: estudia los fenómenos oscilatorios que pueden realizarse mediante ecuaciones diferenciales no lineales.

• Mecánica cuántica o teoría cuántica: describe en términos estadísticos el comportamiento de la materia, la radiación y sus interacciones.En particular, la teoría física se aplica a sistemas de dimensiones atómicas y subatómicas para los que las leyes de la mecánica clásica son inadecuadas.

• Mecánica de los sistemas continuos: rama de la mecánica que estudia el comportamiento de los cuerpos continuos, es decir, de los sistemas en los que se supone que la materia está uniformemente distribuida y, por tanto, llena el espacio que ocupa el cuerpo.

• Mecánica estadística: describe el comportamiento de sistemas físicos complejos.