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Te explicamos qué es la mecánica en física y los intereses en los que centra sus estudios. Además, cómo se clasifica esta disciplina.

¿Qué es la Mecánica?

En física, se conoce como mecánica al estudio y análisis del movimiento y reposo de los cuerpos, así como su evolución temporal bajo la acción de una o varias fuerzas. Su nombre proviene del latín mechanica, que significa "el arte de construir máquinas".

También son de interés de la mecánica las dinámicas de los sistemas físicos, como campos electromagnéticos o sistemas de partículas, a pesar de que no se puedan considerar propiamente cuerpos.

Tal y como el resto de la física, esta disciplina toma en préstamo de las matemáticas su lenguaje formal para expresar sus contenidos y, al mismo tiempo, sienta las bases para la mayoría de los conocimientos de la ingeniería clásica.

Ver además: Energía en física

¿Cómo se clasifica la mecánica?

La mecánica se subdivide en cuatro grandes bloques de contenido:

Mecánica clásica. También conocida como "mecánica newtoniana" (se fundamenta en los estudios de Isaac Newton), se ocupa de los cuerpos macroscópicos que se mueven a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz (300000 km/s).

Mecánica relativista. Su nombre proviene de la célebre Teoría de la Relatividad formulada por Albert Einstein, cuyos estudios revolucionaron el campo de la física. La Relatividad Especial, formulada en 1905, describe el comportamiento de los cuerpos que se mueven con velocidades cercanas a la de la luz. En 1915 Einstein propuso una nueva explicación de la gravedad con lo que se conoce como "relatividad general", que estudia los cuerpos con masas del orden de las masas planetarias (o mayores) o con densidades muy altas, y se fundamenta en el principio de que las dimensiones del tiempo y el espacio (que en la mecánica clásica se consideran fijas y universales) dependen del movimiento del observador y, por lo tanto, son relativas.

Mecánica cuántica. Esta rama de la física se ocupa de los fenómenos que involucran a los átomos y las partículas fundamentales (por ejemplo los electrones). Esta teoría es capaz de explicar todas las interacciones fundamentales de la materia, con excepción de la fuerza gravitacional. Dentro de la mecánica cuántica existe la mecánica cuántica relativista, que estudia el comportamiento de partículas subatómicas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz.

Teoría cuántica de campos. Esta rama de la mecánica es la más reciente (primera mitad del siglo XX) y su enfoque intenta aplicar los principios de la mecánica cuántica tratando a las partículas como campos continuos. Esta teoría resulta muy útil, por ejemplo, a la hora de estudiar el campo electromagnético y es capaz de incorporar los principios de la relatividad especial.

Puede servirte: Teoría de la Relatividad

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Mecánica en Física - Concepto y clasificación

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Te explicamos qué es la mecánica en física y los intereses en los que centra sus estudios. Además, cómo se clasifica esta disciplina. En física, se conoce como mecánica al estudio y análisis del movimiento y reposo de los cuerpos, así como su evolución temporal bajo la acción de una o varias fuerzas.

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Explicación de la relación de Energía Y Trabajo

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Explicación de la relación de Energía Y Trabajo

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Curso de Física. Tema 3: Trabajo y Energía. 3.4 Relación Trabajo y Energía

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-Fuerzas conservativas y Energía Potencial

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-Fuerzas conservativas y Energía Potencial

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La ley de la conservación de la energía establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo convertirse de una forma de energía a otra. Esto significa que un sistema siempre tiene la misma cantidad de energía, a menos que se añada desde el exterior. Esto es especialmente confuso en el caso de las fuerzas no conservativas, en las que la energía se convierte de energía mecánica en energía térmica, pero la energía global sigue siendo la misma. La única manera de utilizar la energía es transformar la energía de una forma a otra.

La cantidad de energía en cualquier sistema, entonces, está determinada por la siguiente ecuación:

[math]\displaystyle{ U_{T} = U_{i} + W + Q }[/math]

[math]\displaystyle{ U_T }[/math] es la energía interna total de un sistema.

[math]\displaystyle{ U_i }[/math] es la energía interna inicial de un sistema.

[math]\displaystyle{ W }[/math] es el trabajo realizado por o sobre el sistema.

[math]\displaystyle{ Q }[/math] es el calor añadido o eliminado del sistema.

También es posible determinar el cambio en la energía interna del sistema utilizando la ecuación: [math]\displaystyle{ \Delta U = W + Q }[/math]

Esto es también una afirmación de la primera ley de la termodinámica.

Aunque estas ecuaciones son extremadamente poderosas, pueden hacer difícil ver el poder de la afirmación. El mensaje que hay que extraer es que la energía no puede crearse de la nada. La sociedad tiene que obtener la energía de algún sitio, aunque hay muchos lugares furtivos de donde obtenerla (algunas fuentes son combustibles primarios y otras son flujos de energía primarios).

A principios del siglo XX, Einstein descubrió que incluso la masa es una forma de energía (lo que se denomina equivalencia masa-energía). La cantidad de masa está directamente relacionada con la cantidad de energía, tal y como determina la fórmula más famosa de la física:

[math]\displaystyle{ E = mc^{2} }[/math]

[math]\displaystyle{ E }[/math] es la cantidad de energía de un objeto o sistema.

[math]\displaystyle{ m }[/math] es la masa del objeto o sistema.

[math]\displaystyle{ c }[/math] es la velocidad de la luz, aproximadamente [math]\displaystyle{ 3\times10^8 m/s }[/math].

Ver lecturas adicionales

Para saber más sobre la física de la ley de conservación de la energía, consulte la hyperfísica o para saber cómo se relaciona con la química, consulte el wiki de química de la UC Davis.

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La ley de la conservación de la energía establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo convertirse de una forma de energía a otra. Esto significa que un sistema siempre tiene la misma cantidad de energía, a menos que se añada desde el exterior.