rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos y su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas, por ejemplo leyes del movimiento y la gravedad
Santiago
Chicos, ¿alguien sabe la respuesta?
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FÍSICA
El Movimiento. La descripción de los cambios en la naturaleza
Conceptos de Velocidad y Rapidez
La rapidez indica el movimiento de un objeto entre dos posiciones; es la razón de cambio de la posición en una unidad de tiempo.
La velocidad, es un vector, ya que para definirla es necesario especificar su tamaño (equivalente a la rapidez) y su dirección.
En física es importante distinguir la rapidez (magnitud escalar) de la velocidad (magnitud vectorial), para calcular la rapidez de un objeto medimos la distancia que se mueve y el tiempo que tarda en recorrerla, después dividimos la distancia entre el tiempo.
Para determinar la velocidad, necesitamos además determinar la dirección del desplazamiento.
La unidad en que se mide la rapidez es n y la velocidad está dada por la unidad de la distancia dividida entre la unidad del tiempo, es decir, m/s (en unidades del SI).
Link: http://cienciasdos.es.tl/Velocidad-y-Rapidez.htm
Tipos de Movimientos de los objetos en graficas de posición-tiempo
Una parte de la ciencia de la física es la medida de los objetos que se mueven. Esto incluye trazar la posición, la velocidad y la aceleración del objeto, además de otros datos relevantes. La representación gráfica de una forma de movimiento puede llevar a gráficas de otras. Por ejemplo, la gráfica velocidad tiempo se dice que deriva de la gráfica posición tiempo. Las representaciones gráficas de movimiento se relacionan con la pendiente de cada gráfica.
Decimos que un cuerpo está en movimiento cuando su posición cambia respecto de otro objeto o punto de referencia. Este objeto o punto será el sistema de referencia del movimiento.
Generalmente, como sistema de referencia se utilizan ejes de coordenadas imaginarios en que se especifica el lugar en el cual está el origen de coordenadas.
La trayectoria es la línea imaginaria que describe un cuerpo al desplazarse. Esta línea la formas las posiciones por las cuales ha pasado el cuerpo en su movimiento.
La trayectoria la podemos clasificar en:
Rectilínea: línea recta
Curvilínea: describe una línea curva
Circular: describe una circunferencia.
En la gráfica del ejemplo, no dice que:
-en t =0 el cuerpo se encuentra en Xo = 0 m (no se ha movido)
-en t =2 el cuerpo se encuentra en X1 = 20 m
-en t =4 el cuerpo se encuentra en X2 = 20 m (es decir no se ha movido de 2 a 4 seg.)
-en t =6 el cuerpo se encuentra en X3 = 40 m
-en t =10 el cuerpo se encuentra en X4 = 0 m (vuelve a donde salió)
Gráfica posición-tiempo
La gráfica posición-tiempo es utilizada en física para describir el movimiento de un objeto en un periodo de tiempo determinado. El tiempo, en segundos, es convencionalmente trazado en el eje de las "x" y la posición del objeto, en metros, se traza sobre el eje de las "y". La pendiente de la gráfica posición-tiempo revela información importante sobre la velocidad del objeto.
En la gráfica del ejemplo, no dice que:
-en t =0 el cuerpo se encuentra en Xo = 0 m (no se ha movido)
-en t =2 el cuerpo se encuentra en X1 = 20 m
-en t =4 el cuerpo se encuentra en X2 = 20 m (es decir no se ha movido de 2 a 4 seg.)
-en t =6 el cuerpo se encuentra en X3 = 40 m
-en t =10 el cuerpo se encuentra en X4 = 0 m (vuelve a donde salió)
Pendiente de la gráfica posición-tiempo
La pendiente de una gráfica posición-tiempo revela el tipo de velocidad que lleva un objeto durante su movimiento. Si la pendiente es constante, esto indica que la velocidad es constante. Una gráfica posición- tiempo con una pendiente que varía indica una velocidad que cambia. La dirección de la pendiente en una gráfica posición-tiempo indica el signo de la velocidad. Por ejemplo, si va hacia abajo, de izquierda a derecha, la velocidad es negativa.
Gráfica velocidad-tiempo
La gráfica velocidad-tiempo de un objeto revela la rapidez con la que un objeto se mueve en un tiempo dado y si está frenando o acelerando. El tiempo, en segundos, se suele trazar en el eje de las "x", mientras que la velocidad, en metros por segundo, es usualmente trazada sobre el eje de las "y". Los objetos que se mueven de forma constante en una gráfica velocidad-tiempo forman una línea recta. Los objetos que se mueven con rapidez variable tienen pendiente, y gráficas de velocidad lineales.
Pendiente de la gráfica velocidad-tiempo
La pendiente de la gráfica velocidad-tiempo revela la aceleración de un objeto. Si la gráfica es una línea horizontal, la aceleración es 0. Esto significa que el objeto está en reposo o bien moviéndose a velocidad constante, sin acelerar ni frenar. Si la pendiente es positiva, entonces es que la aceleración aumenta. Si la pendiente es negativa, es que la aceleración disminuye.
Velocidad, desplazamiento y tiempo
El espacio recorrido por unidad de tiempo se denomina velocidad del movimiento. Cuando el desplazamiento tiene lugar en una línea recta, la velocidad se denomina lineal.
La velocidad lineal media de un punto móvil es igual al cociente entre el espacio medio recorrido entre las posiciones 1 y 2 y el tiempo transcurrido.
Mecánica clásica
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Mecánica clásica
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La mecánica clásica es la rama de la física que estudia las leyes del comportamiento de cuerpos físicos macroscópicos (a diferencia de la mecánica cuántica) en reposo y a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.
En la mecánica clásica en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.
El sistema solar se puede explicar con gran aproximación mediante la mecánica clásica, usando las leyes de movimiento y gravitación universal de Newton. Solo algunas pequeñas desviaciones en el perihelio de Mercurio, que fueron descubiertas tardíamente, no podían ser explicadas por su teoría. La solución al problema del perihelio fue dada por el modelo teórico de Einstein y comprobada por los científicos Sir Frank Watson Dyson, Arthur Eddington y C. Davidson en 1919.1
El primer desarrollo de la mecánica clásica suele denominarse mecánica newtoniana. Consiste en los conceptos físicos basados en los trabajos fundacionales de Sir Isaac Newton, y en los métodos matemáticos inventados por Gottfried Wilhelm Leibniz, Joseph-Louis Lagrange, Leonhard Euler, y otros contemporáneos, en el siglo XVII para describir el movimiento de los cuerpos físicos bajo la influencia de un sistema de fuerzas. Posteriormente, se desarrollaron métodos más abstractos que dieron lugar a las reformulaciones de la mecánica clásica conocidas como mecánica lagrangiana y mecánica hamiltoniana. Estos avances, realizados predominantemente en los siglos XVIII y XIX, van sustancialmente más allá de los trabajos anteriores, sobre todo por su uso de la mecánica analítica. También se utilizan, con algunas modificaciones, en todas las áreas de la física moderna.
La mecánica clásica proporciona resultados extremadamente precisos cuando se estudian objetos grandes que no son extremadamente masivos y velocidades que no se acercan a la velocidad de la luz. Cuando los objetos que se examinan tienen el tamaño del diámetro de un átomo, se hace necesario introducir el otro gran subcampo de la mecánica: la mecánica cuántica. Para describir las velocidades que no son pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, se necesita la relatividad especial. En los casos en los que los objetos se vuelven extremadamente masivos, se aplica la relatividad general. Sin embargo, algunas fuentes modernas incluyen la mecánica relativista en la física clásica, que en su opinión representa la mecánica clásica en su forma más desarrollada y precisa.
Existen varias formulaciones diferentes, en mecánica clásica, para describir un mismo fenómeno natural que, independientemente de los aspectos formales y metodológicos que utilizan, llegan a la misma conclusión.
La mecánica vectorial, que deviene directamente de las leyes de Newton, por lo que también se le conoce como «mecánica newtoniana», llega, a partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el cálculo diferencial e integral, a una muy exacta aproximación de los fenómenos físicos. Es aplicable a cuerpos que se mueven en relación con un observador a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz. Fue construida en un principio para una sola partícula moviéndose en un campo gravitatorio. Se basa en el tratamiento de dos magnitudes vectoriales bajo una relación causal: la fuerza y la acción de la fuerza, medida por la variación del momentum (cantidad de movimiento). El análisis y síntesis de fuerzas y momentos constituye el método básico de la mecánica vectorial. Requiere del uso privilegiado de sistemas de referencia inercial.2
La mecánica analítica (analítica en el sentido matemático de la palabra, no en el sentido filosófico) es una formulación matemática abstracta sobre la mecánica; permite desligarse de esos sistemas de referencia privilegiados y tener conceptos más generales al momento de describir un movimiento con el uso del cálculo de variaciones. Sus métodos son poderosos y trascienden de la mecánica a otros campos de la física. Se puede encontrar el germen de la mecánica analítica en la obra de Leibniz, quien propone que para solucionar problemas en mecánica, magnitudes escalares (menos oscuras, según Leibniz que la fuerza y el momento de Newton), como energía cinética y el trabajo, son suficientes y menos oscuras que las cantidades vectoriales, como la fuerza y el momento, propuestos por Newton. Existen dos formulaciones equivalentes: la llamada mecánica lagrangiana es una reformulación de la mecánica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en la ahora llamada ecuación de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de segundo orden) y el principio de mínima acción; la otra, llamada mecánica hamiltoniana, es una reformulación más teórica basada en una funcional llamada hamiltoniano realizada por William Hamilton.2 Las mecánicas hamiltoniana y lagrangiana son ejemplos de mecánicas analíticas, donde las magnitudes se relacionan entre sí por ecuaciones diferenciales parciales, que son equivalentes a las ecuaciones de Newton, por ejemplo las ecuaciones canónicas de Hamilton.3
Mecánica en Física
Mecánica en física ✓ Te explicamos qué es la mecánica en física y los intereses en los que centra sus estudios. Además, cómo se clasifica esta disciplina...
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Mecánica en Física
Te explicamos qué es la mecánica en física y los intereses en los que centra sus estudios. Además, cómo se clasifica esta disciplina.
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La mecánica estudia el movimiento, reposo y evolución de los cuerpos.
Índice temático
¿Qué es la Mecánica?
En física, se conoce como mecánica al estudio y análisis del movimiento y reposo de los cuerpos, así como su evolución temporal bajo la acción de una o varias fuerzas. Su nombre proviene del latín , que significa “el arte de construir máquinas”.
También son de interés de la mecánica las dinámicas de los sistemas físicos, como campos electromagnéticos o sistemas de partículas, a pesar de que no se puedan considerar propiamente cuerpos.Tal y como el resto de la física, esta disciplina toma en préstamo de las matemáticas su lenguaje formal para expresar sus contenidos y, al mismo tiempo, sienta las bases para la mayoría de los conocimientos de la ingeniería clásica.
Ver además: Energía en física
¿Cómo se clasifica la mecánica?
La mecánica cuántica estudia el átomo y sus partículas fundamentales.
La mecánica se subdivide en cuatro grandes bloques de contenido:
Mecánica clásica. También conocida como «mecánica newtoniana» (se fundamenta en los estudios de Isaac Newton), se ocupa de los cuerpos macroscópicos que se mueven a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz (300000 km/s).Mecánica relativista. Su nombre proviene de la célebre Teoría de la Relatividad formulada por Albert Einstein, cuyos estudios revolucionaron el campo de la física. La Relatividad Especial, formulada en 1905, describe el comportamiento de los cuerpos que se mueven con velocidades cercanas a la de la luz. En 1915 Einstein propuso una nueva explicación de la gravedad con lo que se conoce como «relatividad general», que estudia los cuerpos con masas del orden de las masas planetarias (o mayores) o con densidades muy altas, y se fundamenta en el principio de que las dimensiones del tiempo y el espacio (que en la mecánica clásica se consideran fijas y universales) dependen del movimiento del observador y, por lo tanto, son relativas.Mecánica cuántica. Esta rama de la física se ocupa de los fenómenos que involucran a los átomos y las partículas fundamentales (por ejemplo los electrones). Esta teoría es capaz de explicar todas las interacciones fundamentales de la materia, con excepción de la fuerza gravitacional. Dentro de la mecánica cuántica existe la mecánica cuántica relativista, que estudia el comportamiento de partículas subatómicas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz.Teoría cuántica de campos. Esta rama de la mecánica es la más reciente (primera mitad del siglo XX) y su enfoque intenta aplicar los principios de la mecánica cuántica tratando a las partículas como campos continuos. Esta teoría resulta muy útil, por ejemplo, a la hora de estudiar el campo electromagnético y es capaz de incorporar los principios de la relatividad especial.Puede servirte: Teoría de la Relatividad
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