UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA ESTÁTICA

CLASE 1

LUIS FERNÁNDEZ

¿QUÉ ES UNA ESTRUCTURA?

• Es una entidad o cuerpo único formado por partes individuales organizadas en el espacio, de modo que la relación entre las partes es fundamental.

¿QUÉ FUNCIÓN TIENE UNA ESTRUCTURA?

• Mantener la forma y unidad.• Resistir cargas debido a su uso y a su propio peso.• Dar solución a una problemática civil.

¿QUÉ ES LA MECÁNICA?

• La mecánica se puede definir como la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Se divide en tres partes: la mecánica de cuerpos rígidos, la mecánica de cuerpos deformables y la mecánica de fluidos.

CONCEPTOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA

• Espacio: Se asocia con la noción de posición de un punto P. La posición de este puede definirse por tres longitudes medidas desde cierto punto de referencia u origen, en tres direcciones dadas. Estas longitudes se reconocen como coordenadas de P.

• Tiempo: Se asocia con el momento en el que ocurre un suceso y junto a la posición nos permite identificar un evento.

• Masa: Tiene la función de caracterizar y comparar los cuerpos con base en ciertos experimentos mecánicos fundamentales. Por ejemplo, dos cuerpos que tengan la misma masa serian atraídos por la Tierra de igual forma; también presentaran la misma resistencia a un cambio en su movimiento traslacional.

• Fuerza: Representa la acción de un cuerpo sobre otro y puede ejercerse por contacto o a distancia.

LEYES DE NEWTON (1687)

• PRIMERA LEY: Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es cero, la partícula permanecerá en reposo (si originalmente estaba en reposo) o se moverá con velocidad constante (si originalmente estaba en movimiento)

• SEGUNDA LEY: Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, la partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la fuerza resultante y en la dirección y sentido de esta.

• TERCERA LEY: Las fuerzas de acción y reacción de cuerpos en contacto (o no) tienen la misma magnitud, la misma línea de acción (dirección) y sentidos opuestos.

SISTEMA DE UNIDADES DE MEDIDA

• Es un conjunto de unidades de medida consistente y no arbitrario el cual debe estar de acuerdo con la segunda ley de Newton y relacionadas entre sí.

• Universalmente son tres sistemas reconocidos.• Sistema internacional de unidades de medida (MKS).

• Sistema cegesimal de unidades (CGS).

• Sistema técnico de unidades.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA:• Nombre adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas para un sistema

universal, unificado y coherente de Unidades de medida, basado en el sistema mks (metro-kilogramo-segundo).

• Define las unidades en términos referidos a algún fenómeno natural constante e invariable de reproducción viable.

• Define las unidades en términos referidos a algún fenómeno natural constante e invariable de reproducción viable.

ORIGEN DEL SISTEMA MÉTRICO

• El sistema métrico fue una de las muchas reformas aparecidas durante el periodo de la Revolución Francesa.

• A partir de 1790, la Asamblea Nacional Francesa, hizo un encargo a la Academia Francesa de Ciencias para el desarrollo de un sistema único de unidades.

• La estabilización internacional del Sistema Métrico Decimal comenzó en 1875 mediante el tratado denominado la Convención del Metro.

CONSAGRACIÓN DEL S. I:

• En 1960 la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas estableció definitivamente el S.I., basado en 6 unidades fundamentales: metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin y candela.

• En 1971 se agregó la séptima unidad fundamental: el mol.

• Las unidades básicas a considerar son el metro para la longitud, el kilogramo para la masa y el segundo para el tiempo.

Magnitud Unidad SI

Nombre Símbolo dimensional Nombre Símbolo

1 Longitud L Metro m

2 Masa M Kilogramo Kg

3 Tiempo t Segundo s

4 Temperatura T Kelvin K

5 Intensidad lumínica J Candelas Cd

6 Cantidad de sustancia N Mol mol

7 Intensidad de corriente eléctrica

i Ampere A

UNIDADES DE LONGITUD:• El metro, definido en forma original como la diezmillonésima parte de la

distancia del ecuador a un polo (1971), se define desde 1960 como 1.650.763,73 longitudes de onda de la luz naranja-roja correspondiente a una transición del átomo de cripton-86 en el vacío.

Unidades de medida:

1 metro = 10 centímetros = 3.821 pies = 39.37 pulgadas 1 pie = 0.3048 metros; 1 yarda = 3 pies1 pulgada = 2.54 centímetro; 1 centímetro = 10 milímetros1 milla = 5,280 pies1 kilómetro = 1000 metro = 0.6 milla1 milla = 1.609 Kilómetro

UNIDADES DE MASA• En la primera definición de kilogramo fue considerado como “ la masa de un

decímetro cubico de agua destilada a la temperatura aproximada de 4°C y una atmosfera de presión”. En 1889 se definió el kilogramo patrón como “la masa de un cilindro de una aleación de platino e iridio”. En la actualidad se intenta definir de forma más rigurosa, expresándola en función de las masas de los átomos.

Unidades de medida:

1 gramo = 0.03527 onzas; 1 libra = 16 onzas1 Kilogramo = 1000 g = 2.205 libras; 1 libra = 453.6 gramos1 tonelada = 1000 kg = 2,000 libras; 1 gramo = .035 onzas1 onza = 28.35 gramos; 1 libra = 0.4536 kilogramo

UNIDADES DE TIEMPO:

• Su primera definición fue: "el segundo es la 1/86 400 parte del día solar medio".

• Desde 1967 se define como "la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado natural del átomo de cesio-133".

Unidades de medida:

1 año = 365,25 días1 día = 24 horas.1 hora = 60 minutos1 minutos = 60 segundos

UNIDADES DERIVADAS

Unidades derivadas sin nombre especial

MAGNITUD NOMBRE SIMBOL

O

superficie metro cuadrado m2

volumen metro cúbico m3

velocidad metro por segundo m/s

aceleración

metro por segundo cuadrado m/s2

Unidades derivadas con nombre especialMAGNITU

D NOMBRE SIMBOLO

frecuencia hertz Hzfuerza newton N

potencia watt Wresistencia eléctrica ohm Ω

Unidades derivadas sin nombre especial

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO

ángulo plano radian rad

ángulo sólido esteroradian sr

EJEMPLO DE CONSTRUCCIÓN DE UNIDADES DERIVADAS

m kgs

m3

kg·m/s2m/s

UNIDADES ACEPTADAS QUE NO PERTENECEN AL S.I.

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO

masa tonelada t

tiempo minuto min

tiempo hora h

temperatura grado celsius °C

volumen litro L ó l

UNIDADES EN USO TEMPORAL CON EL S. I.

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO

energía kilowatthora kWh

superficie hectárea ha

presión bar bar

radioactividad curie Ci

dosis adsorbida rad rd

UNIDADES DESAPROBADAS POR EL S. I.

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO

longitud fermi fermi

presión atmósfera atm

energía caloría cal

fuerza Kilogramo-fuerza kgf

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES

múltiplos submúltiplos

Factor

Prefijo

Símbolo

Factor

Prefijo

Símbolo

1018 exa E 10-1 deci d109 giga G 10-2 centi c106 mega M 10-3 mili m103 kilo k 10-6 micro μ

102 hecto h 10-9 nano n101 deca da 10-18 atto a

NOTACIÓN CIENTÍFICA

• La notación científica consiste en expresar los números usando potencias de diez.