MECÁNICA CLÁSICA

La mecánica clásica es una teoría general del movimiento de sistemas de partículas físicas de sistemas macroscópicos y a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.

Existen tres formulaciones diferentes de la mecánica clásica:

La mecánica newtoniana que es la formulación más conocida y la más sencilla, basada en las Leyes de Newton y que requiere del uso privilegiado de sistemas de referencia inercial).

La mecánica lagrangiana es una formulación más abstracta y general, que permite el uso en igualdad de condiciones de sistemas inerciales o no inerciales, sin que a diferencia de las leyes de Newton la forma básica de las ecuaciones cambie. Esto se debe a que en mecánica lagrangiana el movimiento de las las partículas en coordenadas generales sobre el fibrado tangente del llamado espacio de configuración.

La mecánica hamiltoniana es otra formulación abstracta, similar a la mecánica lagrangiana, donde el movimiento de las partículas se modeliza sobre el llamado espacio fásico que es variedad simpléctica. Este enfoque es particularmente adecuado para construir la mecánica estadística clásica.

Si consideramos sistemas inerciales en el espacio euclídeo tridimensional, las tres formulaciones son básicamente equivalentes.

Los presupuestos básicos de la mecánica clásica son:

1)el principio de mínima acción: describe la evolución a lo largo del tiempo del estado de movimiento de una partícula como de un campo físico.

2)la existencia de un tiempo absoluto, cuya medida es igual para cualquier observador con independencia de su grado de movimiento.

3)el estado de una partícula queda completamente determinado si se conoce su cantidad de movimiento y posición siendo estas simultáneamente medibles.

Es interesante notar que en mecánica relativista de la teoría de la relatividad el supuesto (2) es inaceptable aunque sí son aceptables los supuestos (1) y (3). Por otro lado, en mecánica cuántica el que no es aceptable es el supuesto (3) (de hecho en la mecánica cuántica relativista ni el supuesto (2) ni el (3) son aceptables).

Aunque la mecáncia clásica y en particular la mecánica newtoniana es adecuada para describir experiencia diaria (con eventos que suceden a velocidades muchísimo menores que la velocidad de la luz y a escala macroscópica), debido a la aceptación de tres supuestos tan restrictivos como (1), (2) y (3) no puede describir adecuadamente fenómenos electromagnéticos con partículas en rápido movimiento, ni los fenómenos físicos microscópicos que suceden a escala atómica. Sin embargo, esto no es un desmérito de la teoría ya que la simplicidad de la misma se combina con la adecuación descriptiva para sistemas como cotidianos (cohetes, movimiento de planetas, moléculas orgánicas, trompos, trenes y trayectorias de móviles macroscópicos en general). En estos sistemas cotidianos es muy complicado siquiera describir su movimientos en términos de la teorías más generales.

Solo desarrollaré la mecánica newtoniana(mínimamente).

La mecánica newtoniana

Primera ley de Newton o Ley de Inercia También llamada: Principio de Galileo.

En la ausencia de fuerzas exteriores, toda partícula continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme respecto de un sistema de referencia inercial o galileano. La Primera ley constituye una definición de la fuerza como causa de las variaciones de velocidad de los cuerpos e introduce en física el concepto de sistemas de referencia inerciales o sistemas de referencia galileanos.

Los sistemas no inerciales son todos aquellos sistemas de referencia que se encuentran acelerados.

En esta observación de la realidad cotidiana conlleva la construcción de los conceptos de fuerza, velocidad y estado. El estado de un cuerpo queda entonces definido como su característica de movimiento, es decir, su posición y velocidad que, como magnitud vectorial, incluye la rapidez, la dirección y el sentido de su movimiento. La fuerza queda definida como la acción mediante la cual se cambia el estado de un cuerpo.

En la experiencia diaria, los cuerpos están sometidos a la acción de fuerzas de fricción o rozamiento que los van frenando progresivamente. La no comprensión de este fenómeno hizo que, desde la época de Aristóteles y hasta la formulación de este principio por Galileo y Newton, se pensara que el estado natural de movimiento de los cuerpos era nulo y que las fuerzas eran necesarias para mantenerlos en movimiento. Sin embargo, Newton y Galileo mostraron que los cuerpos se mueven a velocidad constante y en línea recta si no hay fuerzas que actúen sobre ellos. Este principio constituyó uno de los descubrimientos más importantes de la física.

Segunda Ley de Newton o Ley de la Fuerza

Existen diversas maneras de formular la segunda ley de Newton, que relaciona las fuerzas actuantes y la variación de la cantidad de movimiento o momento lineal. La primera de las formulaciones, que presentamos a continuación es válida tanto en mecánica newtoniana como en mecánica relativista: La variación del momento lineal de un cuerpo es proporcional a la resultante total de las fuerzas actuando sobre dicho cuerpo y se produce en la dirección en que actúan las fuerzas.

De una forma más simple, en el contexto de la mecánica newtoniana, se podría también decir lo siguiente:

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración

F = m . a

Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción

Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma: Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.

Esta ley, junto con las anteriores, permite enunciar los principios de conservación del momento lineal y del momento angular.

* la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica

Fuentes:

http://es.wikipedia.org/

http://www.explora.cl/otros/fisica2005/historia.html