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1.1 ANTECEDENES HISTORICOS DE LA MECÁNICA

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gustavo vargas clemente

on 16 February 2015

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1.1 ANTECEDENES HISTORICOS DE LA MECÁNICA
Gustavo Vargas Clemente
El origen de los primitivos interrogantes planteados por la mecánica surgió en las antiguas civilizaciones por su necesidad de disponer de máquinas, bélicas o pacíficas, que las liberaran de ciertos esfuerzos.
En la última etapa del homo sapiens, hace unos 20.000 años, a las lanzas y anzuelos empleados para la caza y la pesca se añaden los arpones y, sobre todo, el arma más revolucionaria de la prehistoria: el arco y las flechas, la primera máquina inventada por el ser humano.
arpón prehistórico
arco y flechas
Las primeras ideas claras sobre el universo mecánico en que vivimos fueron dadas por los filósofos griegos
Uno de los más brillantes fue Pitágoras de Samos, quien vivió en Crotona en el sur de Italia y fundó la Escuela Pitagórica. Para Pitágoras la Tierra era esférica, no constituía el centro del Universo, y observó que el Sol, la Luna y los planetas no comparten el movimiento uniforme de las estrellas, sino que cada uno tenía su camino propio.
Pitágoras de Samos
Otro gran filósofo fue Demócrito. que desarrolló la teoría atómica de la materia. Para él toda la materia consistía de pequeñas partículas a las que llamó "átomos" que quiere decir "indivisible"
Demócrito
Aristóteles
Intentó elaborar una teoría de la Mecánica, pero no hizo ninguna distinción entre las propiedades estáticas, cinemáticas y dinámicas. Aristóteles, maestro de Alejandro Magno, escribió sobre física, pero casi todo lo que dijo fue incorrecto. Sí aceptó que la Tierra era esférica y dio como argumento el que al viajar al norte o al sur se observan nuevas estrellas en el cielo lo que no sucedería si la Tierra fuera plana.
Aristóteles
Arquímedes
Fue el verdadero creador de la Mecánica teórica. Nació en Siracusa, Sicilia, y se educó en Alejandría, Egipto. En mecánica, Arquímedes asombró al rey Herón de Siracusa con los sistemas de palancas y de poleas que había ideado. Animado por la fuerza de su descubrimiento, afirmó que si habitara en otro mundo sería capaz de mover éste y, para demostrarlo, diseñó un conjunto mecánico mediante el cual fue capaz de hacer navegar sobre arena a un pesado barco mercante de la flota real con la sola fuerza de su brazo.
También estableció las leyes de la palanca. Conocida es su famosa frase para hacer resaltar la aplicación de la palanca como máquina multiplicadora de fuerza: “Deduce un punto de apoyo y os levantaré el mundo"
El llamado principio de Arquímedes, establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja.
Niccoló Fontana, (Brescia, 1499-Venecia, 1557).
se le debe el desarrollo del primer método general de resolución de ecuaciones cúbicas (es decir, de tercer grado). Sin embargo, no publicó sus resultados conservando el secreto, que más tarde rompió Cardano al hacerlos públicos sin su consentimiento. Escribió también un tratado de balística en el que determina que el alcance máximo de una pieza de artillería corresponde a un ángulo de tiro de 45º, Fue autor también de un Tratado general de los números y las medidas (1543), en el que publica por primera vez el triángulo que lleva su nombre (también conocido como triángulo de Pascal).
Gerolamo Cardano (1501-1576)
escribió un tratado sobre la Mecánica (De Subtilitate) e inventó la junta universal llamada cardán; el cual consiste en un mecanismo que se encarga de transmitir el movimiento del diferencial a las ruedas directrices del automóvil.
Johannes Kleper (1571-1630) La teoría de Kepler (que debe sobrentenderse, era errónea) resultaba muy ingeniosa. Sabía que sólo existían cinco sólidos perfectos que podrían construirse en el espacio tridimensional: Se le ocurrió a Kepler que estos cinco sólidos podrían caber exactamente en los cinco intervalos que separaban a los seis planetas (no se conocían más en ese tiempo).
Galileo Galilei nació en Pisa en el año 1564. Su primer descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diecisiete años. Estaba en la catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. También encontró que el tiempo de oscilación de un péndulo es proporcional a la raíz cuadrada de la longitud. Así, un péndulo que sea cuatro veces más largo que otro, tendrá un tiempo de oscilación doble que el de menor longitud.
En el año 1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, que le dieron celebridad y pronto fue nombrado profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa.
Isaac Newton
Durante los siglos XVII a XVIII aparece la mecánica racional fundada por el inglés Isaac Newton (1642-1727)
El prestigio adquirido por Newton, cimentado en el éxito teórico y experimental de sus trabajos, lo convirtió en el estandarte científico de los dos siglos posteriores. Él se encargo de sentar los cimientos de la mecánica al describir en forma completa la mecánica de un punto material sometido a fuerzas centrales.
Los suizos Jacques (1654-1705) y Jean Bernoulli (1667-1748) resolvieron un buen número de cuestiones prácticas, aplicaron las teorías mecánicas de los problemas de Dinámica. Bernoulli, también fundó la hidrodinámica observando la conservación de las fuerzas vivas en el fluir de un fluido perfecto. Dedujo, por otra parte, que la presión de los gases resulta del choque de los átomos contra las paredes de los recipientes que lo contienen y que su temperatura se debe a la vivacidad de dichos átomos. Esta teoría cinética de los gases tuvo ocupados a los estudiosos de la termodinámica durante buena parte del siglo XIX.

Albert Einstein
Albert Einstein es considerado como el padre de mecánica relativista. Einstein estudió las limitaciones de la mecánica clásica desarrollada por Newton. De hecho, la teoría de Newton de gravitación, así como sus leyes de mecánicas, son sólo una aproximación muy buena y no son capaces de explicar la conducta de cuerpos en la presencia de campos gravitatorios muy fuertes.
a Teoría General de Relatividad de Albert Einstein reemplazó a la Ley Universal de Gravitación de Newton. Einstein desarrolló su propia teoría de gravitación que se publicó en 1915. Es importante comprender que la mecánica clásica de Newton es todavía una aproximación válida para objetos grandes que se mueven lentamente, y que ésta se usa en la mayoría de las aplicaciones de la ingeniería. Sin embargo, cuando los objetos se mueven a velocidades comparables a la velocidad de la luz, las relaciones de la mecánica relativista de Einstein son las que se deben de aplicar.
1.2 UBICACIÓN DE LA ESTÁTICA Y DINÁMICA DENTRO DE LA MECÁNICA
La mecánica (o mecánica clásica) es la rama principal de la llamada Física clásica, dedicada al estudio de los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento, bajo la acción de las fuerzas.
Se divide en tres partes:
Cinemática.- Estudian las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen.

Dinámica.- Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.

La estática.- Está comprendida dentro del estudio de la dinámica y analiza las causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.

La dinámica es una rama de la física que más transcendencia ha tenido a lo largo del surgimiento del hombre. La dinámica se encarga del estudio del origen del movimiento como tal, por lo que su estudio recae en el saber cuál es el origen de dicho movimiento; por otra parte la estática es la parte de la Mecánica que estudia el equilibrio de las fuerzas, sobre un cuerpo en reposo.

La Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo. El estudio de la Estática suele ser el primero dentro del área de la ingeniería mecánica, debido a que los procedimientos que se realizan suelen usarse a lo largo de los demás cursos de ingeniería mecánica.
1.3 Sistema Internacional de Unidades, notación científica
Debido a que en el mundo científico buscaba un solo sistema de unidades que resultara práctico, claro y de acuerdo con los avances de la ciencia en 1960 científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en Ginebra, Suiza y acordaron adoptar el llamado Sistema Internacional de Unidades (SI).
Este sistema se basa en el llamado MKS cuyas iníciales corresponden a metro, Kilogramo y segundo. El Sistema Internacional tiene como magnitudes y unidades fundamentales las siguientes: para longitud al metro (m), para masa al Kilogramo (kg), para tiempo el segundo (s), para temperatura al Kelvin (K), para intensidad de corriente eléctrico al ampere (A), para la intensidad luminosa la candela (cd) y para cantidad de sustancia el mol. Se espera que en un futuro no muy lejano el Sistema Internacional se acepte totalmente en todo el mundo. Pero por desgracia al ser Estados Unidos la principal potencia Mundial utilizaremos el SI y el SUEU para los próximos capítulos.
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