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• Emiliano HA

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DESARROLLO HISTORICO DE LA MECANICA (ESTATICA) Para entender que es la estática se tiene que saber de dónde surge. La mecánica es rama de la física que trata la respuesta de los cuerpos a la acción de las fuerzas. El estudio de la mecánica se divide en tres partes:   

Mecánica de fluidos. Mecánica de cuerpos rígidos. Mecánica de cuerpos deformables.

El estudio de la mecánica de cuerpos rígidos se puede subdividir, a su vez en tres secciones principales:   

Estática. Cinemática. Cinética.

La estática se ocupa de los cuerpos sometidos a fuerzas equilibradas, es decir cuerpos que están en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme. La estática constituye una parte importante del estudio de la mecánica porque proporciona métodos para la determinación de las reacciones de los apoyos y de las relaciones entre las distribuciones de fuerzas interiores y las cargas exteriores en las estructuras estacionarias. Muchos problemas prácticos de ingeniería que comportan cargas soportadas por componentes estructurales se pueden resolver utilizando las relaciones que se desarrollan en estática. RESUMEN HISTORICO DE LA MECANICA (ESTATICA) Si bien es difícil de establecer el origen de cualquier ciencia, mas aun teniendo en cuenta que no siempre han quedado registros (ya sea por no existir por la escritura o porque hayan sido destruidos).en particular la estática no son solo de una persona son de toda la humanidad, los descubrimientos, inventos y teorías en este campo son el proceso de muchas personas que fueron dando un paso, para que al final el genio fuese quien pegase el salto. Pero siempre se hará referencia a la matemática ya que gran parte de los avances en este campo de la física se deben a interrogantes que se plantearon en la materia de nuestro interés. EDAD ANTIGUA En la edad antigua, los estudios del hombre estaban volcados a cuestiones más filosóficas. Si bien logran una gran cantidad de avances en otras ciencias, a la física (estática) veían como una parte de la matemática, solo atreves de esta es que se da un origen de la estática como lo conocemos hoy en día. PERSONAJES ARQUIMEDES (287-212 ac) Los primeros ensayos referentes a la estática son atribuidos al gran Arquímedes de Siracusa, el cual es considerado como uno de los científicos más importantes de la Edad Antigua. Asimismo Arquímedes en su obra más destacada, Sobre el equilibrio de las figuras planas, coloca los fundamentos de la estática. Pero ¿cómo es posible fundamentar una ciencia totalmente desconocida? Si bien es cierto que Arquímedes no lo hizo pensando estrictamente en dicho fin, lo hizo apoyándose en conocimientos de matemáticas y máquinas simples. Es importante señalar que Arquímedes se formó en el Museo de Alejandría (Egipto), considerado en aquella época como el centro de investigación y estudio más importante del mundo. Este hecho significó el parte aguas para que nuestro pionero en estática pudiera destacar de entre los demás. Arquímedes, quien descubrió cuantitativamente las leyes de la palanca y otras maquinas simples, las cuales con su uso dieron origen a las primeras nociones de la dinámica y estática, Arquímedes estableció los fundamentos de la estática y fue el fundador de la hidrostática al enunciar su famoso principio El estudio de los fluidos en equilibrio constituye el objeto de la estática de fluidos, una parte de la física que comprende la

hidrostática o estudio de los líquidos en equilibrio, y la aerostática o estudio de los gases en equilibrio y en particular del aire. Todos los líquidos pesan, por ello cuando están contenidas en un recipiente las capas superiores oprimen a las inferiores, generándose una presión debida al peso. La presión en un punto determinado del líquido deberá depender de la altura de la columna del líquido que tenga por encima suyo. Los cuerpos sólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno que es fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad pero fue el griego Arquímedes quien indico cual es la magnitud de dicho empuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado. HERÓN DE ALEJANDRÍA (C. 20-62 D.C.) Matemático y científico griego. Inventó varios instrumentos mecánicos, gran parte de ellos para uso práctico: la eolipila, una máquina a vapor giratoria, la fuente de Herón, un aparato neumático que produce un chorro vertical de agua por la presión del aire y la dioptra, un primitivo instrumento geodésico. Sin embargo, es conocido sobre todo como matemático tanto en el campo de la geometría como en el de la geodesia (una rama de las matemáticas que se encarga de la determinación del tamaño y configuración de la Tierra, y de la ubicación de áreas concretas de la misma). Herón trató los problemas de las mediciones terrestres con mucho más éxito que cualquier otro de su generación. También inventó un método de aproximación a las raíces cuadradas y cúbicas de números que no las tienen exactas. A Herón se le ha atribuido en algunas ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus lados, pero esta fórmula, probablemente, había sido desarrollada antes de su época. Además, escribió al menos 13 obras sobre mecánica, matemáticas y físicas. EDAD MEDIA En la edad media, quedo sin representante alguno, fue porque durante la invasión de los barbaros se perdieron por completo los estudios realizados. Al no haber representante de la mecánica cada quien proponía lo que uno pensaba que estaba correcto. RENACIMIENTO LEONARDO DA VINCI (1452-1519). Fue una de las mentes más maravillosas del Renacimiento. En sus manuscritos, llegó a predecir inventos que no pudo desarrollar (aunque se construyeron años más tarde) tales como: el helicóptero o el submarino. Hubo otros que si diseñó y funcionaron: grúas móviles que permitían alzar grandes cargas, barcos, trajes de buzo, ascensores, máquinas para tallar tornillos y limas e incluso una especie de coche o máquina de movimiento continuo-alterno. Para sus diseños, Leonardo se basó en los estudios que 1.600 años antes habían hecho Herón y Arquímedes en la escuela de Alejandría. Los mecanismos eran simples y se basaban en cinco elementos: Un plano inclinado, una cuña, un tornillo, una palanca y una rueda. Arquímedes los llamaba los cinco grandes y combinándolos obtenía otras máquinas como tornos o engranajes. Una de las máximas aportaciones de Leonardo fue la representación que realizó de muchas de estas máquinas. Todas estaban basadas en la famosa Ley de Oro: si conseguimos reducir esfuerzo hay que recorrer más espacio. LOS SUIZOS JACQUES (1654-1705) Y JEAN BERNOULLI (1667-1748) Resolvieron un buen número de cuestiones prácticas, aplicaron las teorías mecánicas de los problemas de Dinámica. Bernoulli, también fundó la hidrodinámica observando la conservación de las fuerzas vivas en el fluir de un fluido perfecto. Dedujo, por otra parte, que la presión de los gases resulta del choque de los átomos contra las paredes de los recipientes que lo contienen y que su temperatura se debe a la vivacidad de dichos átomos. Esta teoría cinética de los gases tuvo ocupados a los estudiosos de la termodinámica durante buena parte del siglo XIX.

LEONARDO EULER (1.707 - 1.783) considerado el mejor matemático del siglo XVIII,creador de las funciones que llevan su nombre y de su conocida fórmula para el cálculo de barras a pandeo, estudiando también las coordenadas angulares de los cuerpos rígidos, el teorema fundamental de la cinemática y las ecuaciones del movimiento del cuerpo rígido. En mecánica obtuvo las ecuaciones diferenciales que rigen el movimiento de un cuerpo sólido en rotación en torno a un punto fijo y definió los conceptos de centro de inercia y momento de inercia. Perfeccionó asimismo el principio de economía natura enunciado por Fermat y reiterado por Pierre como principio mínima acción: el camino que sigue la luz es aquel es menor la cantidad de acción. Este principio es la primera aproximación al principio de la Conservación de la Energía. En el año 1709 se construye en Italia el primer piano por Bartolomeo Cristofori. 1712 fue inventada por el herrero inglés Thomas Newcomen la Máquina de vapor y se utilizó para extraer el agua de las minas de carbón, que se inundaban constantemente. Posteriormente fue perfeccionado por James Watt, quien ideó un condensador separado, no incluido, como en la máquina de Newcomen, lo que permitió que fuera más eficaz y consumiera solo la tercera parte de carbón que la de Newcomen. 1714 se inventa la Máquina de escribir. Su inventor fue Henry Mill, quien patentó un aparato con el cual era posible imprimir las letras una tras otra. ¿Y qué paso con los fundamentos de la estática? ¿Desaparecieron por completo? Pues no, puesto que se redujeron los conocimientos de las leyes fundamentales de la estática a los pocos sabios e investigadores que había en ese tiempo, la aplicación práctica de la estática volvió a aparecer a finales del siglo XVIII GALILEO GALILEI Nació en Pisa en el año 1564. Su primer descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diez y siete años. Estaba en la catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. También encontró que el tiempo de oscilación de un péndulo es proporcional a la raíz cuadrada de la longitud. Así, un péndulo que sea cuatro veces más largo que otro, tendrá un tiempo de oscilación doble que el de menor longitud. En el año 1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, que le dieron celebridad y pronto fue nombrado profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa. Allí continuó sus estudios sobre la caída de los cuerpos. Galileo llegó a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo al caer depende del tiempo que ha estado cayendo, esto es, que al empezar va despacio y aumenta su velocidad a cada unidad de tiempo, y que los espacios recorridos al caer son proporcionales a los cuadrados de los periodos de tiempo durante los cuales el cuerpo ha estado cayendo. Como se ve en la formulación de estos principios, Galileo podía formular la Ley de la Gravedad, aunque sin darle el carácter de Ley del Universo, que es lo que hace sublime la Ley de Gravitación Universal de Newton. Mientras el estudio de la estática se remonta al tiempo de los filósofos griegos, la primera contribución importante a la dinámica fue hecha por Galileo (1564- 1642). Galileo con sus telescopios fue el primero en realizar descubrimientos astronómicos utilizando estos instrumentos y los describieron en su obra publicada en 1610: "Sidereus nuntius" (El mensajero de los astros). EVANGELISTA TORRICELLI (1608-1647). Físico italiano, discípulo de Galileo, quien le sugirió que estudiara el problema del vacío. La posibilidad de bombear agua, al hacer el vacío en la parte superior de un tubo por medio de un pistón, se pensaba que se debía a que la naturaleza aborrecía el vacío, sin embargo, se sabía que no se podía subir agua por este método a más de 10 metros. Torricelli pensó que no existía tal aborrecimiento y que todo se debía a un efecto mecánico, que el aire pesaba y que el límite de diez metros se debía a que el peso del aire de la atmósfera sólo podía balancear esa columna de agua.

Para probarlo, Torricelli llenó con mercurio un tubo de vidrio cerrado en un extremo y de más de un metro de largo, lo tapó con su pulgar y lo introdujo invertido en un recipiente abierto que contenía mercurio. Encontró que la columna de mercurio fue de sólo 76 centímetros y que en la parte superior del tubo de vidrio había vacío. ISAAC NEWTON (1642-1727) Elabora la teoría sobre la atracción universal. Newton representa el impulsor de la mecánica clásica, destacó por la inspiración combinada con la curiosidad de sus estudios y escribió una obra fundamental para el posterior desarrollo de la física: Philosophiae naturalis principia mathematica (1687; Principios matemáticos de filosofía natural), en la que enunció los tres axiomas básicos de la mecánica y resolvió el problema del equilibrio dinámico del universo mediante la deducción de la teoría de la gravitación universal. El prestigio adquirido por Newton, cimentado en el éxito teórico y experimental de sus trabajos, lo convirtió en el estandarte científico de los dos siglos posteriores. Él se encargo de sentar los cimientos de la mecánica al describir en forma completa la mecánica de un punto material sometido a fuerzas centrales. Las leyes de Newton primordiales en el estudio de la estática Primera ley de newton La primera ley de Newton, ó Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). El movimiento es relativo, es decir, depende de cuál sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial. Segunda ley de Newton Se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F=ma Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. Tercera ley de newton La tercera ley, ó Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros. Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

VARIGNON Estableció la igualdad entre el momento de una fuerza y la suma de los momentos de sus componentes. STEVIN Para continuar las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático neerlandés Simón Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI, pues este matemático, ingeniero militar e hidráulico nos habla sobre el plano inclinado donde uso un método grafico muy ingenioso e intuitivo en el que empleaba una cuerda sobre un plano inclinando dividida en intervalos uniformemente distribuidos, donde con este experimento fue el primero en anunciar el teorema de Varignon el cual nos habla sobre las fuerzas y momentos en un cuerpo. Otro hecho sobre este personaje o de lo más que se puede hablar es que fue el primero en describir la paradoja hidrostática en virtud de la cual la presión descendente de un fluido sobre un cuerpo es independiente de la forma de éste y sólo depende de la altura y de la base del plano de carena