Apuntes Mecanica

Apuntes de Mecánica

Emma Acosta Menéndez
Cristina Bonis Téllez
Nicolás López Pérez
Departamento de Física Aplicada a las Tecnologías de la Información
EUIT de Telecomunicaciones. UPM
Septiembre 2011

Índice
1 Magnitudes y Unidades
2 Sistemas de coordenadas
3 Vectores
4 Cinemática
5 Dinámica
6 Movimiento armónico simple
Apéndice: Matemáticas

1 Magnitudes y UnidadesIntroducción a la Física
La palabra Física proviene del griego y significa naturaleza; por ello se convirtió históricamente
en el vocablo empleado para designar el estudio de los fenómenos naturales.
Desde siempre ha habido personas que han tenido curiosidad acerca de la forma en que funciona
la naturaleza. Al principio las únicas fuentes de información eran los sentidos, de forma que sólo seestudiaban los fenómenos percibidos por alguno de ellos. Así se desarrollaron distintas ramas de la Física, de
acuerdo con la forma de sentir los fenómenos observados. La luz fue relacionada con la visión, dando
lugar a la Óptica; el sonido se asoció con la audición y así nació la Acústica; la relación entre el calor y las
sensaciones de caliente y frío dio lugar a la teoría del calor, queposteriormente se llamó Termodinámica;
el estudio del movimiento, el más común de los fenómenos observados, dio lugar a la Mecánica; el Electromagnetismo, sin embargo, al no estar relacionado con ninguna experiencia sensorial, no apareció como
una rama de la Física hasta el siglo XIX.
Desde finales del siglo XIX la Física ha sufrido una profunda revolución conceptual a causa de un
refinamiento en losmétodos experimentales y de observación, que a su vez se debe a la aplicación y desarrollo de los descubrimientos que se van realizando. Han ido surgiendo así nuevas teorías, como la relatividad y la mecánica cuántica, que representan una visión más unificada de los fenómenos naturales y han
obligado a hacer una revisión de las ramas clásicas.
La Física es fundamentalmente una ciencia experimental,de forma que cuando se observa un
hecho determinado y se comprueba que ese fenómeno es reproducible, se intenta construir una teoría sólida capaz de caracterizarlo. No se da por válida una teoría hasta que multitud de experimentos la confirman, pero aún así siempre es posible que surja una teoría posterior que limite el rango de validez de las
establecidas anteriormente.
Tradicionalmente elestudio de la Física se inicia con la Mecánica, ya que el concepto de movimiento es muy intuitivo y los métodos que se emplean para desarrollar esta disciplina son aplicables al
resto de las ramas de la Física.
No es pretencioso decir que la Física es la más fundamental de todas las ciencias: otras disciplinas
como la Química, la Biología, la Geología, la Astronomía, la Medicina, la Electrónica,etc., no podrían
progresar sin su ayuda, ya que cualquier avance tecnológico está basado en la aplicación de alguna de las
leyes fundamentales de la Física.

Métodos para la resolución de problemas
Uno de los métodos principales para resolver los problemas que se les presentan a los físicos consiste en definir un modelo, es decir, una versión simplificada de un problema real, que permiteresolverlo
de una forma sencilla. El modelo será válido cuando sus predicciones se ajusten de forma satisfactoria al
comportamiento del sistema real. Los modelos son necesarios porque el funcionamiento del Universo es
extremadamente complejo.
Como ejemplo, supongamos que queremos analizar el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.
En la Tierra se producen muchos procesos simultáneamente(meteorológicos, sísmicos, movimiento de los
océanos, actividad humana, etc.), a lo que hay que añadir que el planeta tiene un movimiento de rotación
alrededor de su eje. No obstante, cuando se observa detenidamente el movimiento de la Tierra alrededor
del Sol, nos encontramos con que ninguno de estos procesos afecta en grado mensurable a nuestro problema, por lo que pueden ser ignorados en el...