Mecánica teórica

Mecánica teórica
Información sobre la plantilla
Concepto:Ciencia que trata de la forma más simple del movimiento de la materia

Mecánica teórica. Es la ciencia que trata de la forma más simple del movimiento de la materia, la ciencia que se ocupa de las leyes generales del movimiento mecánico y del equilibrio de los cuerpos materiales o partes de éstos.

Función

La Mecánica Teórica estudia los cuerpos reales, es decir, los cuerpos materiales, los existentes fuera de la conciencia e independientemente de ella.

La Mecánica estudia la forma de movimiento más simple y fácil de observar: el movimiento mecánico.

Se llama movimiento mecánico al cambio de la posición de los cuerpos materiales uno respecto a otro, que sucede en el transcurso del tiempo, así como la variación de la posición relativa de las partículas de un mismo cuerpo material, o sea, la de formación de este último. [1]

División de la Mecánica para su estudio

Dependiendo de la índole de los problemas que se examinan, la Mecánica se divide en Estática, Cinemática y Dinámica. En la Estática se exponen las nociones de las fuerzas y de las condiciones del equilibrio de los cuerpos materiales sometidos a la acción de dichas fuerzas. En la Cinemática se estudian las propiedades geométricas generales del movimiento de los cuerpos. En la Dinámica se examinan las leyes del movimiento de los cuerpos materiales sometidos a la acción de las fuerzas.


La aparición y el desarrollo de la Mecánica como ciencia están relacionados inseparablemente con la historia del desarrollo de las fuerzas productoras de la sociedad y con el nivel de la producción y de la técnica en cada etapa de este desarrollo.


Breve esbozo histórico

En los tiempos antiguos, cuando la producción se limitaba generalmente a la satisfacción de las necesidades de la técnica de la construcción, empezó a desarrollarse la ciencia de las así llamadas máquinas simples (polea, torno, palanca y plano inclinado) y la ciencia general del equilibrio de los cuerpos (Estática).


El término “mecánica” (del griego <<mechaniké>> [techne] artificio, máquina) fue introducido por primera vez por el gran filósofo griego de la antigüedad Aristóteles (384-322 a. n. e.), pero sus obras, que exponían la teoría del movimiento y de las fuerzas, junto con ciertas ideas correctas, contenían muchas cosas incorrectas y no tenían un carácter científico [2]


Debe considerarse fundador de la Mecánica, como ciencia precisa, principalmente de la Estática, al célebre matemático y mecánico de la Grecia antigua Arquímedes (287-212 a. n. e.). A Arquímedes le pertenece una serie de los más grandes descubrimientos en las Matemáticas y en la Mecánica. En particular, él presentó la solución precisa del problema de la palanca y creó la teoría del centro de gravedad. A Arquímedes le pertenece el descubrimiento de la ley, que lleva su nombre, sobre la presión ejercida por un líquido sobre el cuerpo sumergido en éste.


En la Edad Media el desarrollo de la Mecánica, al igual que el desarrollo de otras ciencias naturales, se detuvo debido a las estancadas formas de la producción feudal.


El florecimiento de la Mecánica comienza a partir de la época del Renacimiento, a partir del final del siglo XV y principios del XVI, que fue la época del desarrollo del capital comercial.

El desarrollo del comercio condujo al desarrollo de la construcción de caminos, construcción de barcos, navegación, industria y arte militar. Todo esto sirvió de estímulo para un rápido desarrollo de la ciencia en general y de la Mecánica en particular.

Mecánica Técnica

Es la disciplina que estudia las fuerzas externas que actúan sobre los elementos de máquinas y establece la lógica del sistema de acciones que debe realizarse para lograr el algoritmo de cálculo y/o diseño que se corresponde con los criterios de capacidad de trabajo.

Características

Esta disciplina integra un grupo de asignaturas que carac­terizan la formación básica del Licenciado en Educación en la Carrera de Mecánica ya que se imparten en todas las especialidades de Mecánica de la Educación Técnica y Profesional y son ins­trumentos indispensables para el cálculo de las forma y dimensiones de las piezas y estructuras a partir de las condiciones de resistencia y rigidez y sus características constructivas, material a emplear, exigencias para la explotación racional, el cuidado, mantenimiento así como la observación de las normas de seguridad y medioambientales. En su concepción temática se establece una secuencia lógica que incluye, las principales invariantes del conocimiento asociadas a la Mecánica Teórica, Resistencia de Materiales y Elementos de Máquina, que requiere aplicar el Licenciado en Educación graduado de esta carrera. Esta disciplina proporciona una sólida formación básica, no sólo con vista a la labor profesional del graduado en las asignaturas que incluye, sino también para la participación del Licenciado en trabajos de proyectos, construcción y explotación de máquinas herramienta, equipos industriales y estructuras, con su participación directa. Las asignaturas que la componen son: Mecánica Técnica I, II, III y IV.

Mecánica Técnica I

Es la asignatura que estudia la estática de los cuerpos sólidos que tiene en cuenta las propiedades generales de las fuerzas y las condiciones de equilibrio bajo la acción de las fuerzas aplicadas. Por equilibrio de un cuerpo sólido se comprende su estado de reposo respecto a un sistema de coordenadas que se considera inmóvil. El estudio del equilibrio de los cuerpos sólidos tiene gran importancia en la Mecánica para asegurar la estabilidad de las máquinas, el material y las dimensiones de sus elementos que se eligen de manera que las deformaciones bajo las cargas que actúan sobre éstas sean muy pequeñas.

Mecánica Técnica II

Es la asignatura que estudia la resistencia de materiales a partir de las solicitaciones en función de las deformaciones que se producen en el cuerpo sometido a cargas exteriores lo cual puede provocar la falla de la misma. La diferencia entre la Mecánica Técnica I y la Mecánica Técnica II radica en que para ésta lo esencial son las propiedades de los cuerpos deformables, mientras que en general, no tienen importancia para la primera. Su objetivo es determinar, a partir de las condiciones de resistencia y rigidez, las dimensiones de los elementos de máquinas y de las estructuras que se correspondan (guarden relación) con las cargas aplicadas, así como la valoración y fundamentación de los resultados.

Los problemas a resolver haciendo uso de esta ciencia son de dos tipos:

  1. Dimensionamiento: se trata de encontrar el material, las formas y dimensiones más adecuadas de una pieza, de manera tal que ésta pueda cumplir su cometido: Con seguridad, en perfecto estado técnico y con gastos adecuados.
  2. Verificación: cuando el material, la forma y las dimensiones ya han sido prefijadas y es necesario conocer si son las adecuadas para resistir el estado de solicitaciones actuantes

Las deformaciones de los cuerpos pueden ser elásticas, que desaparecen después de haberse anulado la acción de las fuerzas, y deformaciones plásticas o permanentes que no desaparecen al quitar las cargas. En la resistencia de materiales se estudian los siguientes tipos principales de solicitaciones en correspondencia con el tipo de deformación: Tracción – compresión, deslizamiento o cizallamiento, torsión y flexión.

Mecánica Técnica III y IV

Es una asignatura orientada al campo de la industria y mecánica, principalmente en el campo de la proyectación y manufactura de piezas, aplica los principios físicos de la mecánica, ciencia de los materiales y análisis estructural para el análisis de los elementos utilizados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines (hidráulicos, de transporte, de manufactura), así como también diversos sistemas motorizados, entre otras aplicaciones. A través de ella se presentan alternativas, conceptos, procedimientos para el análisis y diseño de los elementos de máquinas. Su objetivo es proyectar los elementos de máquinas, herramientas y dispositivos indistintamente, para contribuir al análisis, interpretación y cálculo de las reacciones y momentos que provocan las fuerzas externas, sustentado en el sistema de conceptos de las ciencias en que se apoya, teniendo como referencia los principios físico-mecánico sobre los cuales se erigen los procesos de corte, conformado, así como de explotación de las máquinas herramientas y medios que se emplean en los diferentes procesos. Una máquina está compuesta por una serie de elementos más simples que la constituyen, pudiendo definir como elementos de máquinas todas aquellas piezas o elementos más sencillos que correctamente ensamblados constituyen una máquina completa y en funcionamiento. Estos elementos de máquinas, no tienen que ser necesariamente sencillos, pero si ser reconocibles como elemento individual, fuera de la máquina de la que forma parte, o de las máquinas de las que puede formar parte.

El desarrollo de una importantísima sección de la Mecánica Teórica, la Dinámica, surge con “la teoría del sistema heliocéntrico del mundo” creada por el gran astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543), según la cual en el centro del universo se halla el sol y en torno a sus propios ejes, produjo una revolución en la concepción científica del mundo.


El científico italiano Galileo Galilei (1564-1642) con sus investigaciones relacionadas con la aclaración de la dependencia entre las dimensiones de los elementos de estructuras y las cargas que ellos pueden resistir, sirvieron de inicio para el desarrollo de una ciencia nueva, la Resistencia de los Materiales.

El científico inglés Isaac Newton (1643-1727) concluyendo el desarrollo de las ideas de Galileo, estableció las leyes principales de la Mecánica Clásica. Introdujo la noción de masa y dio una formulación exacta a la segunda ley que sirve de fundamento para toda la Dinámica.


A finales del siglo XIX y comienzos del XX se estableció que las leyes de la Mecánica Clásica no podían ser aplicadas al movimiento de las micropartículas y de los cuerpos que se desplazan a velocidades próximas a la de la luz. Con el comienzo del siglo XX nació la Mecánica relativista fundada en la teoría de la relatividad de Albert Einstein (1879-1955). La teoría de la relatividad, al establecer unas relaciones normales entre el espacio, el tiempo, la masa y la energía, precisó los límites del uso de las leyes de la Mecánica Clásica. Sin embargo, este aspecto esencial del problema no disminuyó la importancia de la misma como método práctico para el estudio del movimiento que generalmente se utilizan en la técnica.


El desarrollo de la técnica moderna plantea a los ingenieros distintos problemas relacionados con los cálculos de construcciones (edificios, puentes, canales, presas, etc), diseños, fabricación y explotación de diferentes máquinas, mecanismos, motores y en particular, objetos tales como automóviles, locomotoras Diesel, barcos, marítimos y fluviales, aviones, cohetes, naves cósmicas, etc. Siendo en la actualidad la Mecánica Teórica uno de los fundamentos científicos de las disciplinas técnicas modernas.

Referencias

  1. Nikitin, E.M. Mecánica Teórica para las escuelas de peritaje. Ed. MIR, Moscú, 1980. p. 9.
  2. Nikitin, E.M. Mecánica Teórica para las escuelas de peritaje. Ed. MIR, Moscú, 1980.p. 9


Fuentes

  • Nikitin, E.M. Mecánica Teórica para las escuelas de peritaje. Ed. MIR, Moscú, 1980.
  • Sokolov, F y P. Usov. Mecánica Industrial. Tercera edición. Ed. MIR, Moscú, 1986.
  • Starzhinski, V.M. Mecánica Teórica. Ed. MIR, Moscú, 1980.
  • Targ, S.M. Curso breve de Mecánica Teórica. Cuarta edición. Ed. MIR, Moscú, 1976.
  • Ballester Gouraige, Andrés. La Mecánica teórica. Guantánamo, UCP "Raúl Gómez García". 2011.