Objeto de la mecanica

CAPÍTULO 1. PRELIMINARES
1.1 OBJETO DE LA MECÁNICA
Uno de los fenómenos más notables del universo es el movimiento. Millones de estrellas se mueven en la lejanía; la tierra rota y se traslada; la luna y tantos satélites orbitan alrededor de la tierra; los mares se agitan y ondulan; las aguas fluyen por cauces y tubos; los vientos soplan, calmos o tormentosos; vehículos de toda suerte viajan,lentos o raudos; piezas de máquinas, bielas y engranajes, giran y crujen; pequeños sensores buscan su lugar con precisión asombrosa para leer ristras de datos; las cuerdas musicales vibran y un leve y sutil temblor del aire transmite sus sonidos. El movimiento ha sido siempre objeto de reflexión y análisis. Aquí vamos a ocuparnos de su estudio desde el punto de vista de la ciencia, de la Física,siguiendo básicamente la teoría precisa y potente que desarrolló Isaac Newton, pero expuesta en términos modernos y actuales. La Mecánica es el estudio del movimiento de los cuerpos en relación con las acciones que lo determinan. ¿De cuáles cuerpos? De cuerpos como los mencionados arriba, de cuerpos macroscópicos. Hay una distinción fundamental entre macroscópico y microscópico. Como se sabe, lamateria está formada por moléculas, por átomos, y éstos por electrones, protones, neutrones, en fin. El ámbito de esas “partículas elementales”, de los átomos y moléculas, constituye la esfera de la microfísica, de lo microscópico. Los cuerpos o porciones de materia que incluyen números muy grandes de átomos son los cuerpos macroscópicos. Ya en un milímetro cúbico de acero hay un número inmenso deátomos, es un cuerpo macroscópico. El estudio del microcosmos compete a la Mecánica Cuántica. Hay que distinguir también entre el dominio de los cuerpos lentos y el de los rápidos. En la Física la velocidad máxima es la velocidad de la luz, c ≈ 3 × 10 8 m s . Los cuerpos que se mueven a velocidades comparables a ella son estudiados en la Teoría de la Relatividad, en la Mecánica Relativista. Loscuerpos lentos se mueven a velocidades muy inferiores a la de la luz. El estudio del movimiento de los cuerpos macroscópicos y lentos le corresponde a la Mecánica Newtoniana, que se llama también Mecánica Clásica, aunque a veces esta última denominación se usa para referirse a formulaciones alternas, matemáticamente más elaboradas. Para estudiar el movimiento de los cuerpos se han desarrollado en lamecánica modelos físicomatemáticos abstractos como el de partícula o punto material, punto geométrico dotado de masa, que ha surgido como idealización de un cuerpo cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con sus desplazamientos o bien cuya estructura y movimientos internos no son relevantes para un cierto estudio. No existen pues en este sentido verdaderas partículas, son modelos, representacionesideales de los cuerpos reales. El que unos cuerpos sean o no representables como partículas dependerá del problema específico. Así, en su movimiento alrededor del sol, la tierra puede considerarse como una partícula que describe una trayectoria elíptica, pero no podrá ser considerada como partícula si quiere estudiarse su rotación diaria.

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Londoño - Introducción a la mecánica

   Otros modelos esenciales de la Mecánica son los sistemas de partículas y los cuerpos continuos, que pueden ser cuerpos rígidos o deformables. La Cinemática es la descripción matemática del movimiento sin atender a las causas que lo producen. En la Estática se estudian los cuerpos en equilibrio. En la Dinámica se estudia la relación existente entre el movimiento de un cuerpo y las interacciones deese cuerpo con los demás que lo rodean. Los postulados básicos de la mecánica son las Leyes de Newton del movimiento, cuya idea central es la siguiente: las interacciones se representan mediante las fuerzas hechas sobre un cuerpo, cuya resultante está directamente vinculada con una propiedad esencial de dicho cuerpo, su masa inercial, y con la aceleración de su movimiento. Las leyes de Newton...