UNIDAD 2. MECANICA

La mecánica, la más antigua de las ciencias físicas, es el estudio del movimiento de los cuerpos.

Cuando describimos el movimiento nos ocupamos de la parte de de la mecánica que se llama cinemática. Cuando relacionamos el movimiento con las fuerzas que intervienen en él y con las propiedades de los cuerpos  en movimiento, nos ocupamos de la dinámica.

(Física, edición combinada partes I-II. Halliday. Resnick

2.1 Física y medición.

La medición es básica en todas las ciencias. Con objeto de descubrir  las leyes de la Naturaleza, los científicos deben observar y medir los fenómenos del mundo que los rodea. Una vez que las mediciones revelan regularidad en un proceso, es posible descubrirlo por medio de una presentación matemática o por una   formula. La formula es válida únicamente si lo son las mediciones sobre las que esta basada.

Pueden efectuarse mediciones solo si se tienen instrumentos y unidades.

(Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. Tomo I. Frederick Boeche).

Por definición, medir una magnitud es compararla con otra de la misma especie, elegida como unidad.

Las magnitudes físicas se relacionan con tres conceptos que integran a todos los fenómenos físicos: el espacio, la materia, y el tiempo. Las unidades en que se miden estas magnitudes son las unidades de longitud, las de masa, y las de tiempo. Se llaman unidades fundamentales por qué no dependen de ninguna otra. Relacionadas con ellas, se han establecido las unidades derivadas: de velocidad, fuerza, trabajo, presión, superficie, volumen, calor, etc.

El Sistema Internacional de Unidades (S.I.U.) agrupa las unidades de diferentes especies, sin repeticiones inútiles, en forma coherente y homogénea, teniendo como base las unidades fundamentales: metro, segundo, kilogramo, grado Kelvin, ampere y candela.

(Física básica. Desiderio Peña Cortés).

2.2 Movimiento en una dimensión.

Un cuerpo se mueve cuando varía su posición con relación a otro al cual se considera fijo.

Los cuerpos que se desplazan se llaman móviles; el camino que recorren, trayectoria.

Movimiento Relativo.  Si caminamos dentro de un tren también es relativo al mismo vehículo, que a su vez esta en movimiento relativo, por ejemplo, a los rieles.

“En el universo no hay planeta ni estrella que pueda ser utilizado como punto de referencia fijo, para juzgar el movimiento de alguna cosas más. Todo está en movimiento.” Einstein.

Movimiento Rectilíneo Uniforme. Es rectilíneo cuando el móvil describe una línea recta; uniforme, si en tiempos iguales recorre espacios iguales.

Movimiento Circular Uniforme. Cuando la trayectoria que recorre un móvil es una circunferencia, decimos que hay movimiento circular. Y si en tiempos iguales recorre arcos iguales, entonces el movimiento será circular uniforme.

(Física básica. Desiderio Peña Cortés).

2.3 Vectores.

Un vector es una flecha dibujada para representar una cantidad. Su longitud es proporcional a la magnitud de la cantidad, y su dirección muestra la dirección de la cantidad. En este caso las flechas representan desplazamiento e ilustran tanto la dirección como la magnitud de los desplazamientos. Cualquier cantidad que pueda representarse por una flecha en esta forma se denomina cantidad vectorial.

(Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. Tomo I. Frederick Bueche).

El cambio de de posición de una partícula se llama desplazamiento. Si una partícula se mueve de una posición a  otra, podemos representar su desplazamiento trazando una recta, el sentido del desplazamiento se puede mostrar poniendo una punta de flecha, indicando así que el desplazamiento. La trayectoria de la partícula no tiene que ser necesariamente una línea recta, la flecha representa solo el efecto neto del movimiento, no el movimiento tal como ocurrió. Un desplazamiento está caracterizado por una longitud, una dirección, y un sentido.

(Física edición combinada partes I-II. Halliday. Resnick

Un vector es una magnitud cuya determinación exige el conocimiento de un modulo, una dirección y un sentido. Ejemplos de magnitudes vectoriales son el desplazamiento, la velocidad, la aceleración, la fuerza, el ímpetu, etc.

Gráficamente, un vector se representa por un segmento orientado; la longitud del segmento es el modulo del vector, la dirección de segmento es la correspondiente del vector y la flecha indica el sentido del vector.

(Análisis vectorial. Murray R. Spiegel).

2.4 Leyes del movimiento.

Los objetos son obligados a moverse mediante la aplicación de fuerzas sobre ellos.

Issac Newton.

Isaac Newton nació en las primeras horas del 25 de diciembre de 1642 (4 de enero de 1643, según el calendario gregoriano), en la pequeña aldea de Woolsthorpe, en el Lincolnshire.

“En el universo no hay planeta ni estrella que pueda ser utilizado como punto de referencia fijo, para juzgar el movimiento de alguna cosas más. Todo está en movimiento.” Einstein.

2.5 Leyes de Newton.

Primera ley de Newton (Inercia).

Si se deja un  objeto en un lugar y ni algo ni alguien lo mueve, permanecerá en reposo indefinidamente. Y de igual  manera, si ese objeto se mueve en línea recta y ni algo ni alguien lo detienen, seguirá moviéndose indefinidamente.

Todo cuerpo conserva su estado de movimiento o de reposo, mientras no exista un agente externo que modifique dicho estado.

Esta propiedad se llama inercia. Todos los cuerpos tienen inercia y la de un cuerpo se mide por su masa, es decir: a mayor  masa mayor inercia.

Segunda ley de Newton. (Fuerza).

Cuando se le aplica una fuerza a un cuerpo, este recibe una aceleración que es directamente proporcional  a la masa. Esto quiere decir que la fuerza es todo lo que puede producir aceleraciones.  Los estados de movimiento o de reposo dependen de que actúen o no fuerzas que los modifiquen.

Gracias a esta ley, podemos determinar la relación que existe entre las intensidades de las fuerzas y las aceleraciones que producen en los cuerpos sobre los que actúan. Matemáticamente, se expresa asa: Fuerza = masa por aceleración.

(Física básica. Desiderio Peña Cortés).

Tercera ley de Newton. (Acción y Reacción).

Se define de la siguiente manera: para cada fuerza que actúa sobre un cuerpo (fuerza de acción) existe una fuerza igual y opuesta (fuerza de reacción) que actúa sobre algún otro cuerpo. Es decir si un cuerpo ejerce  A ejerce una fuerza F sobre el cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce una fuerza igual y opuesta –F sobre el cuerpo A. esta ley se justifica fácilmente en una situación de la vida diaria. Por ejemplo una pared empuja contra usted con la misma fuerza con que usted empuja contra ella.

(Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. Tomo I. Frederick Bueche).