Mecánica Clásica es una subárea de Mecánica dedicada al estudio de los movimientos de los cuerpos en la Tierra e inmersos en fluidos por debajo de la velocidad de la luz y las causas de estos movimientos. La Mecánica Clásica se divide principalmente en las áreas de Cinemática, Dinámica, Estática, Hidrostática e Hidrodinámica. El estudio de la Mecánica Clásica es de gran importancia para una amplia gama de profesiones, además de ser el contenido de Física más demandado en el Examen Nacional de Bachillerato (Enem).
Lea también: Física moderna: el campo de la física que surgió para explicar algunos conceptos que la mecánica clásica no podía explicar.
Temas de este artículo
- 1 - Resumen de Mecánica Clásica
- 2 - ¿Qué estudia la Mecánica Clásica?
-
3 - Principales áreas de estudio de la Mecánica Clásica
- → Cinemática
- → Dinámica
- → Estático
- → Hidrostático
- → Hidrodinámica
- 4 - Importancia de la Mecánica Clásica
- 5 - Mecánica clásica en Enem
- 6 - ¿Cuáles son las principales áreas de estudio en Mecánica?
Resumen sobre mecánica clásica
La Mecánica Clásica es un subcampo de la Mecánica, una de las principales áreas de la Física.
Estudia los movimientos de los cuerpos en la Tierra y sumergidos en fluidos por debajo de la velocidad de la luz y las causas de estos movimientos.
Las principales áreas de estudio de la Mecánica Clásica son la Cinemática, la Dinámica, la Estática, la Hidrostática y la Hidrodinámica.
La cinemática estudia las situaciones que se dan desde el momento en que un cuerpo inicia su estado de movimiento.
La dinámica estudia las causas que dieron origen a algún movimiento.
La estática estudia las condiciones de equilibrio en cuerpos extensos.
La hidrostática estudia los fluidos en condiciones de equilibrio estático.
La hidrodinámica estudia los fluidos en movimiento cuando se someten a fuerzas externas distintas de cero.
Las tres áreas principales de la Mecánica son la Mecánica Clásica, la Mecánica Cuántica y la Mecánica Relativista.
La Mecánica Clásica es el contenido de Física que más cae en el Enem.
¿Qué estudia la Mecánica Clásica?
La Mecánica Clásica estudia los movimientos de los cuerpos en la Tierra y sumergidos en fluidos por debajo de la velocidad de la luz, además de las causas de estos movimientos. Suele dividirse en Cinemática, Dinámica, Estática, Hidrostática e Hidrodinámica.
Principales áreas de estudio de la Mecánica Clásica
→ Cinemática
La Cinemática es el área de la Mecánica Clásica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas de este movimiento. Es decir, se estudian situaciones que se dan desde el momento en que un cuerpo inicia su estado de movimiento. Dentro del ámbito de la Cinemática, que se ve en el bachillerato, se estudian los tipos de movimiento que veremos a continuación.
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◦ Movimiento uniforme (MU)
El movimiento uniforme es el movimiento donde la velocidad de un cuerpo es constante, moviéndose solo en línea recta. La ecuación principal utilizada para el estudio del movimiento uniforme es la función horaria de posición.
Función de tiempo de posición para la MU:
\(S_F =S_0 + vt\ o\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Movimiento uniformemente variado (MUV)
El movimiento uniformemente variado es el movimiento donde la velocidad de un cuerpo cambia a tasas constantes. En el caso de que el movimiento tenga su velocidad aumentada, decimos que es un movimiento acelerado; si la velocidad disminuye, decimos que es un movimiento retardado.
Las ecuaciones más importantes para describir el movimiento uniformemente variado son las funciones horarias de posición y velocidad y ecuación de Torricelli.
Función de tiempo de posición para el MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{en^2}2\ o\ \triángulo S=v_0 t+ \frac{en^2}2,\ com\ \triángulo S =S_F -S_0 \)
Función horaria de velocidad para el MUV:
\(V_F =V_0 + en\)
o
\( a= \frac{V_F-V_0}{t_F-t_0}\)
Ecuación de Torricelli:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\triángulo S\)
◦ Movimiento circular uniforme (MCU)
El movimiento circular uniforme es el movimiento en el que la dirección de la velocidad de un objeto en movimiento cambia constantemente de modo que su distancia desde un punto en el espacio permanece constante. Aunque se llame movimiento circular uniforme, este movimiento es acelerado, ya que para describir una trayectoria circular es necesaria la existencia de una aceleración centrípeta.
En el estudio del movimiento circular nos enfrentamos a un gran número de ecuaciones, y existen: ecuaciones que calculan el desplazamiento y la velocidad escalar; ecuaciones que calculan cantidades angulares, como la velocidad angular; y, finalmente, ecuaciones que sirven para relacionar estos dos tipos de cantidades. Echa un vistazo a algunas de las ecuaciones más importantes del movimiento circular.
Velocidad angular para la MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
o
\(ω = 2πf\)
o
\(ω = \frac{2π}T\)
Relación entre velocidad y velocidad angular:
\(V = ωR\)
Frecuencia y período:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Movimiento circular uniformemente variado (MCUV)
El movimiento circular uniformemente variado es el movimiento que es un caso un poco más general de movimiento circular uniforme. En él, además de una aceleración centrípeta, existen aceleraciones angulares y tangenciales constantes, que hacen que la velocidad angular del móvil varíe uniformemente. Como hacemos en el movimiento uniformemente variado, en el estudio del MCUV usamos funciones horarias de posición y velocidad muy similares.
Función en el sentido de las agujas del reloj de la posición angular de la MCUV:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{en^2}2\)
Función horaria de la velocidad angular del MCUV:
\(ω_F = ω_0 = en \)
Vea también:Técnicas para la resolución de ejercicios de Cinemática
→ Dinámica
La Dinámica es el área de la Mecánica Clásica que estudia las causas que dieron origen a algún movimiento. En este sentido, estudiamos las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, las cantidades de movimiento, la energía mecánica, impulso y magnitudes relacionadas con los movimientos de rotación, como par y momento angular.
Los fundamentos del estudio de la dinámica en la escuela secundaria son la las tres leyes de newton. En base a ellas se derivan las demás ecuaciones de la subárea y también de Cinemática. Vea algunas de las fórmulas más importantes utilizadas en el estudio de la Dinámica:
Segunda ley de Newton:
\(F=m\cdot a\)
Torque o momento de una fuerza:
\(T=Fdsenθ\)
Momento lineal o momento lineal:
\(Q=mv\)
Momento angular o momento angular:
\(L=rQsenθ\)
Energía cinética:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ estático
La Estática es el área de la Mecánica Clásica que estudia las condiciones de equilibrio en cuerpos extensos, es decir, determina qué medidas o incluso la intensidad de las fuerzas y pares deben ser para que un cuerpo de dimensiones no despreciables pueda permanecer en equilibrio. En el estudio de la estática, las leyes de Newton son ampliamente utilizadas.
→ hidrostático
la hidrostática es el área de la Mecánica Clásica que estudia fluidos en condiciones de equilibrio estático. En él estudiamos la masa específica, la presión, el principio de Stevin, el teorema de Pascal y el teorema de Arquímedes.
→ hidrodinámica
La hidrodinámica es el área de la mecánica clásica que estudia los fluidos en movimiento cuando se someten a fuerzas externas distintas de cero. En él estudiamos el flujo, la ecuación de continuidad y el principio de Bernoulli.
Importancia de la Mecánica Clásica
La Mecánica Clásica tiene una gran importancia en varios aspectos. A continuación, destacamos algunos entendimientos que solo fueron posibles a través de la investigación en Mecánica Clásica:
Las órbitas de los planetas, satélites y asteroides, descritas por la ley de la gravitación universal Es por las leyes de Kepler.
La trayectoria de cohetes, balas, dardos y flechas explicada mediante ecuaciones de lanzamiento de proyectiles.
El flujo de fluidos, descrito por la ecuación de continuidad, capaz de explicar el vuelo de los aviones, así como las situaciones hidrostáticas, en las que los fluidos se encuentran en reposo.
El funcionamiento de máquinas simples, tales como planos inclinados, poleas, polipastos, básculas, etc.
La trayectoria de partículas cargadas eléctricamente que se mueven bajo la acción de campos eléctricos y magnéticos, como en el fenómeno de la aurora boreal.
Cuerpos en caída libre o incluso cuerpos que caen acelerados por la gravedad, pero sufren la acción de la resistencia del aire.
Vea también:Astrofísica — la rama de la Astronomía dedicada al estudio del Universo a través de las aplicaciones de las leyes de la Física y la Química
Mecánica Clásica en Enem
De entre todas las áreas de la Física, la Mecánica Clásica es la que está presente en mayor cantidad en las preguntas del Enem, por lo que es de gran importancia que seas capaz de:
comprender el significado de las ecuaciones de Cinemática, siendo capaz de relacionarlas con situaciones reales, así como sus gráficas;
identificar y clasificar movimientos progresivos, regresivos, acelerados y uniformes;
comprender el concepto de referencia y comprender qué son los movimientos relativos;
saber aplicar las tres leyes de Newton en los más diversos contextos;
comprender el concepto de energía mecánica, cinética y potencial y saber operar con estas magnitudes;
hacer cálculos de colisión utilizando el impulso y la conservación de la energía mecánica;
conocer y comprender el funcionamiento de las leyes de Kepler y su relación con la ley de gravitación universal;
comprender cómo deben aplicarse las condiciones de equilibrio estático a cuerpos cuyas dimensiones no pueden despreciarse;
comprender las causas y efectos de los movimientos de partículas y saber describirlos en forma de ecuaciones.
¿Cuáles son las principales áreas de estudio en Mecánica?
Los mecánicos Es una de las grandes áreas de la Física. Comúnmente se divide en:
Mecánica clásica: rama de la mecánica que estudia los movimientos de los cuerpos terrestres e inmersos en fluidos por debajo de la velocidad de la luz y las causas de estos movimientos. Se relaciona con el conocimiento del área que es aplicable a situaciones macroscópicas.
Mecánica cuántica: una rama de la mecánica que estudia el movimiento de partículas diminutas, como átomos y moléculas.
Mecánica Relativista: una rama de la mecánica que estudia el comportamiento de los cuerpos que se mueven a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Tiene su origen en los descubrimientos de físico albert einstein.
Fuente
e-Física – Enseñanza de Física en Línea; USP – Universidad de São Paulo. mecánica. Disponible: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? ID de categoría = 132.
Por Rafael Helerbrock
Profesor de física
¿Le gustaría hacer referencia a este texto en un trabajo escolar o académico? Vea:
HELERBROCK, Rafael. "Mecanica clasica"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Consultado el 22 de agosto de 2023.
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