1.1 ¿Qué es la mecánica?

La mecánica se define como la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Comprende la mecánica de cuerpos rígidos, la mecánica de cuerpos deformables y la mecánica de fluidos.

La mecánica de cuerpos rígidos se subdivide en estática y dinámica. La estática trata de los cuerpos en reposo; la dinámica trata de los cuerpos en movimiento. En este texto, asumimos que los cuerpos son perfectamente rígidos. De hecho, las estructuras y máquinas reales nunca son absolutamente rígidas; se deforman bajo las cargas a las que están sometidas. Sin embargo, debido a que estas deformaciones son usualmente pequeñas, no afectan apreciablemente las condiciones de equilibrio o el movimiento de la estructura en consideración. Sin embargo, son importantes en lo que respecta a la resistencia de la estructura al fallo. Las deformaciones se estudian en un curso de mecánica de materiales, que es parte de la mecánica de cuerpos deformables. La tercera división de la mecánica, la mecánica de fluidos, se subdivide en el estudio de fluidos incompresibles y de fluidos compresibles. Una subdivisión importante del estudio de fluidos incompresibles es la hidráulica, que trata de aplicaciones que involucran agua.

La mecánica es una ciencia física, ya que estudia los fenómenos físicos. Sin embargo, algunos profesores la asocian con las matemáticas, mientras que muchos otros la consideran una disciplina de ingeniería. Ambas perspectivas están parcialmente justificadas. La mecánica es la base de la mayoría de las ciencias de la ingeniería y un prerrequisito indispensable para su estudio. Sin embargo, carece del empirismo que se encuentra en algunas ciencias de la ingeniería; es decir, no se basa únicamente en la experiencia ni la observación. El rigor de la mecánica y el énfasis que pone en el razonamiento deductivo la asemejan a las matemáticas. Sin embargo, la mecánica no es una ciencia abstracta, ni siquiera pura; es una ciencia aplicada.

El propósito de la mecánica es explicar y predecir los fenómenos físicos y, por lo tanto, sentar las bases para las aplicaciones de ingeniería. Es necesario conocer la estática para determinar cuánta fuerza se ejercerá sobre un punto en el diseño de un puente y si la estructura puede soportarla. Determinar la fuerza que una presa debe soportar del agua de un río requiere estática. Se necesita estática para calcular cuánto peso puede levantar una grúa, cuánta fuerza necesita una locomotora para tirar de un tren de carga o cuánta fuerza puede soportar una placa de circuito en una computadora. Los conceptos de dinámica permiten analizar las características de vuelo de un avión a reacción, diseñar un edificio resistente a terremotos y mitigar los impactos y las vibraciones de los pasajeros dentro de un vehículo. Los conceptos de dinámica permiten calcular cuánta fuerza se necesita para poner en órbita un satélite, acelerar un crucero de 200.000 toneladas o diseñar un camión de juguete que no se rompa. No aprenderá a hacer estas cosas en este curso, pero las ideas y los métodos que aprenda aquí serán la base fundamental para las aplicaciones de ingeniería que aprenderá en su trabajo.