Mecnica

LaMecnicacomprende el estudio de las mquinas (Poleasimple fija).Para otros usos de este trmino, vaseMecnica (desambiguacin).Lamecnica(Griego y delatnmechancao arte de construir una mquina) es la rama de lafsicaque estudia y analiza elmovimientoy reposo de los cuerpos, y su evolucin en el tiempo, bajo la accin defuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecnica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales:Mecnica clsicaMecnica cuntica

Mecnica relativistaTeora cuntica de campos

La mecnica es unacienciaperteneciente a lafsica, ya que los fenmenos que estudia son fsicos, por ello est relacionada con lasmatemticas. Sin embargo, tambin puede relacionarse con laingeniera, en un modo menos riguroso. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que, si bien la mecnica es la base para la mayora de las ciencias de la ingeniera clsica, no tiene un carcter tanempricocomo stas y, en cambio, por su rigor yrazonamiento deductivo, se parece ms a la matemtica.Contenido[ocultar] 1Mecnica clsica 1.1Mecnica de medios continuos 1.2Mecnica estadstica 2Mecnica relativista 3Mecnica cuntica 4Mecnica cuntica relativista 5Estudios interdisciplinarios relacionados con la mecnica 6Vase tambin

[editar]Mecnica clsicaArtculo principal:Mecnica clsica.La mecnica clsica est formada por reas de estudio que van desde lamecnica del slido rgidoy otros sistemas mecnicos con un nmero finito degrados de libertad, a sistemas como lamecnica de medios continuos(sistemas con infinitos grados de libertad). Existen dos formulaciones diferentes, que difieren en el grado de formalizacin para los sistemas con un nmero finito de grados de libertad: Mecnica newtoniana. Dio origen a las dems disciplinas y se divide en varias de ellas: lacinemtica, estudio del movimiento en s, sin atender a las causas que lo originan; laesttica, que estudia el equilibrio entrefuerzasy ladinmicaque es el estudio del movimiento atendiendo a sus orgenes, las fuerzas. Mecnica analtica, una formulacin matemtica muy potente de la mecnica newtoniana basada en elprincipio de Hamilton, que emplea el formalismo devariedades diferenciables, en concreto elespacio de configuraciny elespacio fsico.Aplicados al espacio eucldeo tridimensional y a sistemas de referencia inerciales, las tres formulaciones son bsicamente equivalentes.Los supuestos bsicos que caracterizan a la mecnica clsica son: Predictibilidadtericamente infinita, matemticamente si en un determinado instante se conociera (con precisin infinita) las posiciones y velocidades de un sistema finito deNpartculas tericamente pueden ser conocidas las posiciones y velocidades futuras, ya que en principio existen las funciones vectorialesque proporcionan las posiciones de las partculas en cualquier instante de tiempo. Estas funciones se obtienen de unas ecuaciones generales denominadasecuaciones de movimientoque se manifiestan de forma diferencial relacionando magnitudes y sus derivadas. Las funcionesse obtienen por integracin, una vez conocida la naturaleza fsica del problema y las condiciones iniciales.Existen otras reas de la mecnica que cubren diversos campos aunque no tienen carcter global. No forman un ncleo fuerte para considerarse como disciplina: Mecnica de medios continuos Mecnica estadstica[editar]Mecnica de medios continuosArtculos principales:Mecnica de medios continuosyMecnica estadstica.Lamecnica de medios continuostrata de cuerpos materiales extensos deformables y que no pueden ser tratados como sistemas con un nmero finito de grados de libertad. Esta parte de la mecnica trata a su vez de: Lamecnica de slidos deformables, que considera los fenmenos de laelasticidad, laplasticidad, la viscoelasticidad, etc. Lamecnica de fluidos, que comprende un conjunto de teoras parciales como lahidrulica, lahidrostticao fluidoesttica y lahidrodinmica) ofluidodinmica. Dentro del estudio de los flujos se distingue entreflujo compresibleyflujo incompresible. Si se atiende a los fluidos de acuerdo a su ecuacin constitutiva, se tienenfluidos perfectos,fluidos newtonianosyfluidos no-newtonianos. Laacstica, lamecnica ondulatoriaclsica.La mecnica de medios continuos usual es una rama de generalizacin de la mecnica clsica, aunque durante la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron forumaciones relativistas de los medios continuos, aunque no existe un anlogo cuntico equivalente ya que dicha teora interpreta los medios continuos en forma de partculas.[editar]Mecnica estadsticaArtculo principal:Mecnica estadstica.Lamecnica estadsticatrata de sistemas con muchas partculas y que por tanto tienen un nmero elevado de grados de libertad, al punto que no resulta posible escribir todas las ecuaciones de movimiento involucradas y, en su defecto, trata de resolver aspectos parciales del sistema por mtodos estadsticos que dan informacin til del comportamiento global del sistema sin especificar qu sucede con cada partcula del sistema. Los resultados obtenidos coinciden con los resultados de latermodinmica. Usa tanto formulaciones de lamecnica hamiltonianacomo formulaciones de lateora de probabilidad. Existen estudios de mecnica estadstica basados tanto en la mecnica clsica como en la mecnica cuntica.[editar]Mecnica relativistaArtculo principal:Teora de la Relatividad.La Mecnica relativista o Teora de la Relatividad comprende: LaTeora de la Relatividad Especial, que describe adecuadamente el comportamiento clsico de los cuerpos que se mueven a grandes velocidades en un espacio-tiempo plano (no-curvado). LaTeora general de la relatividad, que generaliza la anterior describiendo el movimiento en espacios-tiempo curvados, adems de englobar una teora relativista de la gravitacin que generaliza la teora de la gravitacin de Newton.Existen varias propiedades interesantes de la dinmica relativista, entre ellas: La fuerza y la aceleracin no son en general vectores paralelos en una trayectoria curva, ya que la relacin entre la aceleracin y la fuerza tangenciales es diferente que la que existe entre la aceleracin y fuerza normales. Tampoco la razn entre el mdulo de la fuerza y el mdulo de la aceleracin es constante, ya que en ella aparece el inverso delfactor de Lorentz, que es decreciente con la velocidad llegando a ser nulo a velocidades cercanas a lavelocidad de la luz. El intervalo de tiempo medido por diferentes observadores en movimiento relativo no coinicide, por lo que no existe un tiempo absoluto, y no puede establecerse un presente comn a todos los observadores, aunque se mantienen relaciones de causalidad estrictas. Otro hecho interesante de la mecnica relativista es que elimina laaccin a distancia. Las fuerzas que experimenta una partcula en el campo gravitatorio o electromagntico provocado por otras partculas depende de la posicin de las partculas en un instante anterior, siendo el "retraso" en la influencia que ejercen unas partculas sobre otras del orden de la distancia dividida entre la velocidad de la luz:

Sin embargo, a pesar de todas estas diferencias la mecnica relativista es mucho ms similar a la mecnica clsica desde un punto de vista formal, que la mecnica cuntica. La mecnica relativista sigue siendo una teora estrictamente determinista, por ejemplo.[editar]Mecnica cunticaArtculo principal:Mecnica cuntica.La mecnica cuntica trata con sistemas mecnicos de pequea escala o con energa muy pequeas (y ocasionalmente sistemas macroscpicos que exhibencuantizacinde algunamagnitud fsica). En esos casos los supuestos de la mecnica clsica no son adecuados. En particular el principio de determinacin por el cual el estado futuro del sistema depende por completo del estado actual no parece ser vlido, por lo que los sistemas pueden evolucionar en ciertos momentos de manera no determinista (verpostulado IVycolapso de la funcin de onda), ya que las ecuaciones para lafuncin de ondade la mecnica cuntica no permiten predecir el estado del sistema despus de una medida concreta, asunto conocido comoproblema de la medida. Sin embargo, el determinismo tambin est presente porque entre dos medidas filtrantes el sistema evoluciona de manera determinista de acuerdo con laecuacin de Schrdinger.La evolucin no determinista y las medidas sobre un sistema, estn regidas por un enfoque probabilstico. En mecnica cuntica este enfoque probabilstico, lleva por ejemplo en el enfoque ms comn renunciar al concepto detrayectoriade una partcula. Peor an el concepto lainterpretacin de Copenhaguerenuncia por completo a la idea de que las partculas ocupen un lugar concreto y determinado en el espacio-tiempo. La estructura interna de algunos sistemas fsicos de inters como los tomos o las molculas slo pueden ser explicados mediante un tratamiento cuntico, ya que la mecnica clsica hace predicciones sobre dichos sistemas que contradicen la evidencia fsica. En ese sentido la mecnica cuntica se considera una teora ms exacta o ms fundamental que la mecnica clsica que actualmente slo se considera una simplificacin conveniente de la mecnica cuntica para cuerpos macroscpicos.Tambin existe unamecnica estadstica cunticaque incorpora restricciones cunticas en el tratamiento de los agregados de partculas.[editar]Mecnica cuntica relativistaArtculo principal:Teora cuntica de campos.Lamecnica cuntica relativistatrata de aunar mecnica relativista y mecnica cuntica, aunque el desarrollo de esta teora lleva a la conclusin de que en un sistema cuntico relativista el nmero de partculas no se conserva y de hecho no puede hablarse de una mecnica de partculas, sino simplemente de unateora cuntica de campos. Esta teora logra aunar principios cunticos y teora de la relatividad especial (aunque no logra incorporar los principios de la relatividad general). Dentro de esta teora, no se consideran ya estados de las partculas sino del espacio-tiempo. De hecho cada uno de los estados cunticos posibles de el espacio tiempo viene caracterizado por el nmero de partculas de cada tipo representadas por campos cunticos y las propiedades de dichos campos.Es decir, un universo donde existanNipartculas del tipoien los estados cunticosE1, ...,ENirepresenta un estado cuntico diferente de otro estado en el que observamos en mismo universo con un nmero diferente de partculas. Pero ambos, "estados" o aspectos del universo son dos de los posibles estados cunticos fsicamente realizables del espacio-tiempo. De hecho la nocin de partcula cuntica es abandonada en la teora cuntica de campos, y esta nocin se substituye por la de campo cuntico. Un campo cuntico es una aplicacin que asigna a una funcin suave sobre una regin del espacio-tiempo unoperador autoadjunto. La funcin suave representa la regin donde se mide el campo, y los valores propios del operador nmero asociado al campo el nmero de partculas observables a la hora de realizar una medida de dicho campo.[editar]Estudios interdisciplinarios relacionados con la mecnica LaIngeniera electromecnica, que aplica conceptos de las ciencias delElectromagnetismo, laElectrnica, laElctricay la Mecnica. LaBiomecnica, que aplica conceptos mecnicos dentro de labiologay lamedicina. Laeconofsica, que aplica tcnica de lamecnica estadsticaa laeconoma. LaEconoma ecolgica, que critica la aplicacin de lamecnica clsicaa la economa convencional.[editar]Vase tambin Qumica Herrero