El documento introduce la mecánica y sus divisiones. Define la mecánica como la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Divide la mecánica en estática, dinámica, cinemática y cinética. También presenta conceptos fundamentales como longitud, tiempo, masa y fuerza.

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INTRODUCCIÓN
A LA MECÁNICA
1. Definición de Mecánica y sus Divisiones
2. Conceptos Fundamentales, Modelos y Principios de la
Mecánica
3. Sistemas de Unidades
4. Conversión de Unidades
Referencias Bibliográficas

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INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA
1. Definición de la Mecánica y sus Divisiones
En la Mecánica de los Cuerpos Rígidos se supone que los cuerpos no se deforman bajo la
acción de cargas. Sin embargo, las estructuras y las máquinas reales nunca son
completamente rígidas. A pesar de esto, a menudo dichas deformaciones son pequeñas y
no afectan en forma apreciable las condiciones de equilibrio o de movimiento de la estructura
bajo consideración.
La Estática es la parte de la mecánica que estudia las fuerzas en equilibrio.
La Dinámica es la parte de la mecánica que estudia las relaciones entre las fuerzas y los
movimientos.
La Cinemática es la parte de la mecánica que estudia los movimientos de los cuerpos, con
independencia de las fuerzas que lo producen.
La Cinética es la parte de la mecánica que estudia las relaciones entre los movimientos de
los cuerpos y las fuerzas que actúan sobre ellos.
2. Conceptos Fundamentales, Modelos y Principios de la Mecánica
Los conceptos básicos usados en la mecánica son longitud, tiempo, masa y fuerza. Estos
conceptos no pueden ser definidos realmente; deben ser aceptados con base en nuestra
experiencia e intuición y ser utilizados como un marco de referencia para el estudio de la
mecánica.
Longitud
La longitud es necesaria para determinar la posición de un punto en el espacio y de esta
forma describir el tamaño de un sistema físico. Una vez que se define una unidad estándar
Definición Divisiones de la Mecánica
La Mecánica es una
ciencia que describe y
predice las condiciones
de reposo o movimiento
de los cuerpos bajo la
acción de fuerzas
Mecánica de los Sólidos Mecánica de los Fluidos
Mecánica de los
Cuerpos Rígidos
Mecánica de
los Sólidos
Deformables
Fluidos
Incompresibles
(Líquidos)
Fluidos
Compresibles
(Gases)
Estática Dinámica
Cinemática
Cinética

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de longitud, pueden definirse cuantitativamente distancias y propiedades geométricas de un
cuerpo como múltiplos de esa unidad de longitud.
Tiempo
El tiempo se concibe como una sucesión de eventos. Aunque los principios de la estática
son independientes del tiempo, esta cantidad juega un papel importante en el estudio de la
dinámica.
Masa
La masa es una propiedad de la materia por la cual podemos comparar la acción de un
cuerpo con la de otro. Esta propiedad proporciona una medida cuantitativa de la resistencia
que presenta la materia al cambio de velocidad.
Fuerza
En general, la fuerza es considerada como un “jalón” o “tirón” ejercido por un cuerpo sobre
otro. Esta interacción puede ocurrir cuando existe un contacto directo entre los cuerpos, por
ejemplo, una persona empujando sobre una pared. Puede presentarse también a lo largo
de una distancia determinada cuando los cuerpos se separan físicamente. Como ejemplo
de este último caso están incluidas las fuerzas eléctricas, magnéticas y gravitacionales. En
cualquier caso, una fuerza se caracteriza por su magnitud, dirección y punto de aplicación,
y se representa por medio de un vector.
En mecánica, los modelos o idealizaciones se utilizan con la finalidad de simplificar la
aplicación de la teoría. Dos de las idealizaciones más importantes son partícula y cuerpo
rígido.
Partícula
Una partícula es una pequeña cantidad de materia que puede suponerse ocupa un solo
punto en el espacio.
Cuerpo Rígido
Un cuerpo rígido puede ser considerado como un conjunto formado por un gran número de
partículas que permanecen separadas entre sí por una distancia fija antes y después de
aplicar la carga.
El estudio de la mecánica elemental descansa sobre seis principios fundamentales basados
en evidencias experimentales:
- la ley del paralelogramo para la suma de fuerzas
- el principio de transmisibilidad
- las tres leyes fundamentales de Newton
- la ley de la gravitación de Newton

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La Ley del Paralelogramo para la suma de fuerzas
“Dos fuerzas que actúan sobre una partícula pueden ser sustituidas por una sola fuerza,
llamada resultante, que se obtiene dibujando la diagonal del paralelogramo cuyos lados
son iguales a las fuerzas dadas”.
Observaciones:
El paralelogramo tiene las siguientes propiedades:
a) Cada diagonal de un paralelogramo lo divide en dos triángulos congruentes.
b) Los lados opuestos de un paralelogramo son iguales.
c) Los ángulos opuestos de un paralelogramo son iguales.
d) Los ángulos consecutivos de un paralelogramo son suplementarios.
e) Las diagonales de un paralelogramo se bisecan mutuamente, es decir, se cortan en
su punto medio.
El Principio de Transmisibilidad
“Si una fuerza actúa sobre un cuerpo rígido su efecto sobre éste no se alterará, si la fuerza
se desliza a lo largo de su recta de acción dentro de los límites del cuerpo”.
Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)
“Una partícula que se encuentra originalmente en reposo, o moviéndose en línea recta con
una velocidad constante, permanecerá en este estado siempre y cuando una fuerza
desbalanceada no actúe sobre ésta.”

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Segunda Ley de Newton (Ley de Masa)
“Una partícula sobre la cual actúa una fuerza desbalanceada F experimenta una aceleración
a que posee la misma dirección que la fuerza y una magnitud que es directamente
proporcional a la fuerza.” Si F se aplica a una partícula de masa m, esta ley puede expresarse
matemáticamente como: F = ma
Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción)
“Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste reacciona con una fuerza de la
misma magnitud pero de sentido contrario”.
Ley de Gravitación Universal
“Dos partículas cualesquiera son atraídas entre sí con una fuerza cuya magnitud es
proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia entre ellas”.

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Se expresa matemáticamente como:
2
2
1
r
m
Gm
F 
Donde:
F = fuerza de gravitación entre dos partículas
m1, m2 = masa de cada una de las partículas
r = distancia entre las dos partículas
Un caso particular de gran importancia es el de la atracción que ejerce la Tierra sobre una
partícula localizada en su superficie. La fuerza F ejercida por la Tierra sobre la partícula se
define como el peso W de esta última.
La magnitud del peso de una partícula de masa m se puede expresar como: W = mg, donde
g = 9,81 m/s2 o 32,2 ft/s2.
3. Sistemas de Unidades
Las cuatro cantidades básicas: longitud, tiempo, masa y fuerza se encuentran relacionadas
por medio de la segunda ley del movimiento de Newton: F = ma. De aquí que las unidades
utilizadas para definir dichas cantidades no puedan ser seleccionadas en su totalidad de
forma arbitraria. La ecuación F = ma se mantiene solo si tres de las cuatro unidades,
llamadas unidades base, se definen arbitrariamente y la cuarta unidad se deriva de la
ecuación.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), las unidades base son las de longitud, masa
y tiempo, mientras que la fuerza es una cantidad derivada. La unidad de longitud es el metro
(m), la masa se mide en kilogramos (kg), el tiempo se expresa en segundos (s) y la fuerza
en newton (N).
Cuando una cantidad numérica es muy grande o muy pequeña, las unidades que se utilicen
para definir su tamaño pueden modificarse por medio del uso de prefijos. Algunos de los
prefijos utilizados en el SI se muestran en la segunda tabla de la página siguiente.
2
3
-12
.
/
66,73x10 s
kg
m
G  (constante de gravitación universal)

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Sistema Internacional de Unidades
Magnitud Unidad
Longitud Metro
Masa Kilogramo
Tiempo Segundo
Fuerza Newton
En el Sistema Inglés las unidades base son las de longitud, fuerza y tiempo, mientras que la
masa es una cantidad derivada. La longitud se mide en pies (ft), la fuerza se expresa en
libras (lb), el tiempo se mide en segundos y la masa se expresa en slug.
Sistema Inglés de Unidades
Magnitud Unidad
Longitud Pie
Masa Slug
Tiempo Segundo
Fuerza Libra
4. Conversión de Unidades
Con frecuencia es necesario convertir valores de un sistema de unidades a otro. Por ejemplo,
si alguno de los datos que deben usarse en una ecuación están dados en unidades SI y
otros en unidades inglesas, todos los datos se deben expresar en términos de un solo
sistema de unidades antes de ser sustituidos en la ecuación.
Prefijos de uso
común en el SI
Factor de Multiplicación Símbolo
giga 109 G
mega 106 M
kilo 103 K
mili 10-3 m
micro 10-6 µ
nano 10-9 n

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Para realizar la conversión de unidades, se recomienda expresar las cantidades
equivalentes como razones cuyos valores son 1 y usarlas tal como se muestra en los
siguientes ejemplos, efectuando los cálculos numéricos y cancelando las unidades que
aparecen tanto en el numerador como en el denominador.
Ejemplo 1:
1 hora = 60 minutos, puede escribirse como: (
1 ℎ
60 𝑚𝑖𝑛
) = 1 ó (
60 𝑚𝑖𝑛
1 ℎ
) = 1
De esta forma, si se quiere expresar 15 minutos en horas, se procede así:
15 min = 15 𝑚𝑖𝑛 (
1 ℎ
60 𝑚𝑖𝑛
) =
15 ℎ
60
= 0,25 ℎ
Si se desea convertir 3 horas en minutos, se escribe:
3 ℎ = 3 ℎ (
60 𝑚𝑖𝑛
1 ℎ
) = 180 𝑚𝑖𝑛
Ejemplo 2:
1 slug = 14,59 kilogramos, puede expresarse como: (
1 𝑠𝑙𝑢𝑔
14,59 𝑘𝑔
) = 1 ó (
14,59 𝑘𝑔
1 𝑠𝑙𝑢𝑔
) = 1
Entonces si se debe expresar 5 kilogramos en slugs, se plantea:

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5 𝑘𝑔 = 5𝑘𝑔 (
1 𝑠𝑙𝑢𝑔
14,59 𝑘𝑔
) =
5 𝑠𝑙𝑢𝑔
14,59
= 0,34 𝑠𝑙𝑢𝑔
Si se quiere convertir 3 slugs en kilogramos, se escribe:
3 𝑠𝑙𝑢𝑔 = 3 𝑠𝑙𝑢𝑔 (
14,59 𝑘𝑔
1 𝑠𝑙𝑢𝑔
) = 43,77 𝑘𝑔
Ejemplo 3:
Un hombre maneja una bicicleta a una velocidad de 10 pies por segundo. ¿Qué tan rápido
se desplaza en millas por hora?
En este caso, se requieren las siguientes cantidades equivalentes:
1 hora = 3.600 segundos, puede escribirse como: (
1 ℎ
3.600 𝑠
) = 1 ó (
3.600 𝑠
1 ℎ
) = 1
1 milla = 5.280 pies, puede expresarse como: (
1 𝑚𝑖
5.280 𝑓𝑡
) = 1 ó (
5.280 𝑓𝑡
1 𝑚𝑖
) = 1
Entonces para responder a la pregunta formulada en este ejemplo, se plantea lo siguiente:
10
𝑓𝑡
𝑠
= 10
𝑓𝑡
𝑠
(
1 𝑚𝑖
5.280 𝑓𝑡
) (
3.600 𝑠
1 ℎ
) =
36.000 𝑚𝑖
5.280 ℎ
= 6,82
𝑚𝑖
ℎ
Ejemplo 4:
Convierta 5.000 lb/in2 a Pa. Pa significa Pascal, es una unidad de presión. 1 Pa = 1 N/m2
Las cantidades equivalentes a utilizar son:
1 lb = 4,448 N que se puede escribir como: (
1 𝑙𝑏
4,448 𝑁
) = 1 ó (
4,448 𝑁
1 𝑙𝑏
) = 1
1 in = 0,0254 m; en este caso se requiere elevar al cuadrado, entonces: (1 in)2 = (0,0254 m)2
que al resolver da: 1 in2 = 6,4516 x 10-4 m2
La cantidad equivalente anterior se puede expresar como:
(
1 𝑖𝑛2
6,4516 𝑥 10−4 𝑚2
) = 1 ó (
6,4516 𝑥 10−4
𝑚2
1 𝑖𝑛2
) = 1
Luego:
5.000
𝑙𝑏
𝑖𝑛2
= 5.000
𝑙𝑏
𝑖𝑛2
(
4,448 𝑁
1 𝑙𝑏
) (
1 𝑖𝑛2
6,4516 𝑥 10−4 𝑚2
) = 34.472.068,94
𝑁
𝑚2
= 34.472.068,94 𝑃𝑎

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Como la cantidad obtenida es muy grande, se puede hacer uso de un prefijo del SI. En este
caso, se puede desplazar el punto decimal 6 lugares a la izquierda, por lo cual se obtiene
que:
5.000 lb/in2 = 34,47 x 106 Pa = 34,47 MPa

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bedford, A. y Fowler, W. (2008): Mecánica para Ingeniería: Estática (quinta edición). Editorial
Pearson Educación. México.
Beer, F.; Johnston, E. y Eisenberg, E. (2007). Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática
(octava edición). Editorial McGraw-Hill. México.
Beer, F.; Johnston, E. y Mazurek, D. (2013). Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática
(décima edición). Editorial McGraw-Hill. México.*
Das, B.; Kassimali, A. y Sami, S. (1999). Mecánica para Ingenieros: Estática. Editorial Limusa.
México
Hibbeler, R. (1996). Ingeniería Mecánica: Estática (séptima edición). Editorial Prentice Hall-
Hispanoamericana. México.
Pytel, A. y Kiusalaas, J. (1999). Ingeniería Mecánica: Estática (segunda edición). Editorial
International Thomson Editores. México.
Soutas-Little, R.; Inman, D. y Balint, D. (2009). Ingeniería Mecánica: Estática. Editorial
CENGAGE Learning. México.
* La imagen utilizada en el encabezado de esta guía, fue tomada del capítulo 1 de este texto.