Mecanica
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MECANICA
INTRODUCCION
La mecánica es una ciencia perteneciente a la física, ya que los
fenómenos que estudia son físicos, por ello está relacionada con las
matemáticas. Sin embargo, también puede relacionarse con la
ingeniería, en un modo menos riguroso. Ambos puntos de vista se
justifican parcialmente ya que, si bien la mecánica es la base para la
mayoría de las ciencias de la ingeniería clásica, no tiene un carácter tan
empírico como éstas y, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo,
se parece más a la matemática.
OBJETIVOS
•Adquirir los conceptos fundamentales de la estática, cinemática y dinámica de un solido rígido
•Desarrollar una metodología de trabajo basada en conceptos teóricos generales para el planteamiento y resolución de problemas
•Comprender el movimiento de los cuerpos, por la acción de sus fuerzas
DEFINICION
La mecánica es la rama de la física que describe el movimiento de los
cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El
conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy
amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales:
MECANICA CLASICA
MECANICA CUANTICA
MECANICA RELATIVISTA
TEORIA CUANTICA DE CAMPOS
MECANICA CLASICA
La mecánica clásica está formada por áreas de estudio que van desde
la mecánica del sólido rígido y otros sistemas mecánicos con un número
finito de grados de libertad, como la mecánica de medios continuos
(sistemas con infinitos grados de libertad). Existen dos formulaciones
diferentes, que difieren en el grado de formalización para los sistemas
con un número finito de grados de libertad:
-Mecánica newtoniana: Dio origen a las demás disciplinas y se
divide en varias de ellas: la cinemática, estudio del movimiento en sí, sin
atender a las causas que lo originan; la estática, que estudia el equilibrio
entre fuerzas y la dinámica que es el estudio del movimiento atendiendo
a sus orígenes, las fuerzas.
-Mecánica analítica: una formulación matemática muy potente
de la mecánica newtoniana basada en el principio de Hamilton, que
emplea el formalismo de variedades diferenciables, en concreto el
espacio de configuración y el espacio fásico.
MECANICA CUANTICA
La mecánica cuántica trata con sistemas mecánicos de pequeña escala o con energía muy pequeñas (y ocasionalmente sistemas macroscópicos que exhiben cuantización de alguna magnitud física). En esos casos los supuestos de la mecánica clásica no son adecuados. En particular el principio de determinación por el cual la evolución de un sistema es determinista, ya que las ecuaciones para la función de onda de la mecánica cuántica no permiten predecir el estado del sistema después de una medida concreta, asunto conocido como problema de la medida.
En mecánica cuántica el enfoque probabilístico, lleva por ejemplo en el enfoque más común renunciar al concepto de trayectoria de una partícula. Peor aún el concepto la interpretación de Copenhague renuncia por completo a la idea de que las partículas ocupen un lugar concreto y determinado en el espacio-tiempo. La estructura interna de algunos sistemas físicos de interés como los átomos o las moléculas sólo pueden ser explicados mediante un tratamiento cuántico, ya que la mecánica clásica hace predicciones sobre dichos sistemas que contradicen la evidencia física.
MECANICA RELATIVISTA
La Mecánica relativista o Teoría de la Relatividad comprende:
-La Teoría de la Relatividad Especial: que describe
adecuadamente el comportamiento clásico de los cuerpos que se
mueven a grandes velocidades en un espacio-tiempo plano (no-
curvado).
-La Teoría general de la relatividad: que generaliza la anterior
describiendo el movimiento en espacios-tiempo curvados, además de
englobar una teoría relativista de la gravitación que generaliza la teoría
de la gravitación de Newton.
Una de las propiedades interesantes de la dinámica relativista es que la
fuerza y la aceleración no son en general vectores paralelos en una
trayectoria curva, ya que la relación entre la aceleración y la fuerza
tangenciales es diferente que la que existe entre la aceleración y fuerza
normales. Tampoco la razón entre el módulo de la fuerza y el módulo de
la aceleración es constante, ya que en ella aparece el inverso del factor
de Lorentz, que es decreciente con la velocidad llegando a ser nulo a
velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
TEORIA CUANTICA DE CAMPOS
La teoría cuántica de campos es un marco teórico que aplica los
principios de la mecánica cuántica a los sistemas clásicos de campos
continuos, como por ejemplo el campo electromagnético. Mediante este
formalismo puede describirse la evolución e interacciones de un sistema
compuesto de partículas cuánticas cuyo número no es constante, esto
es, que pueden crearse o destruirse.
Su principal aplicación es a la física de altas energías, donde se combina
con los postulados de la relatividad especial. En ese régimen es capaz
de acomodar todas las especies de partículas subatómicas y sus
interacciones, así como de realizar predicciones muy genéricas, como la
relación entre spin y estadística, la simetría CPT, la existencia de
antimateria, etc. Además es una herramienta importante en el contexto
de la física de la materia condensada, donde se utiliza para explicar
fenómenos como la superconductividad.
EJERCICIO PRACTICO
Considera la siguiente figura, los bloques están conectados por medio
de una polea, despreciando los efectos de la fricción.
Dibujar un diagrama de fuerzas y calcular la tensión en las cuerdas
junto con la aceleración que experimenta cada bloque.
Solución:
Considera que el bloque se mueve en la dirección horizontal y la única fuerza que esta actuando sobre el es la tensión T, usando la ley de newton:
∑Fx=m*a
Se obtiene:
T= 5Kg*a
Ahora para el bloque que se mueve verticalmente las fuerzas que actúan sobre el son la tensión y el peso, usando la ley de newton:
∑Fy=m*a
Se obtiene:
88.2 Nw-T=9kg*a
Ahora con las dos ecuaciones obtenidas se encuentra:
88.2 Nw= 14 Kg*a
a=6.30mt/sg2 and T=31.5 Nw
PRESENTADO POR:
•SANTIAGO ARIAS ESCALANTE
•OLGA LUCIA GARCIA RENDON
•JUAN MANUEL ARREDONDO
•ANDERSON ZAPATA PATIÑO
GRADO:
10-1
