Este documento describe los conceptos y principios fundamentales de la mecánica. Explica que la mecánica estudia el movimiento y reposo de los cuerpos sometidos a fuerzas, y se divide en mecánica de cuerpos rígidos, deformables y fluidos. También describe las cuatro cantidades básicas de longitud, tiempo, masa y fuerza, así como leyes y principios clave como las leyes de movimiento de Newton y la ley de gravitación universal.

1. Escuela Profesional de Ingeniería Civil

2. MECÁNICA
La mecánica se define como una rama de las ciencias físicas que
estudia las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos
sometido a la acción de fuerzas.
La mecánica puede dividirse a su vez en tres ramas: mecánica de los
cuerpos rígidos, mecánica de los cuerpos deformables y mecánica de
fluidos.
La mecánica de los cuerpos rígidos se divide en estática y dinámica.
La estática estudia a los cuerpos que están en reposo o se mueven a
velocidad constante.
La dinámica estudia a los cuerpos en movimiento acelerado.

3. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS
FUNDAMENTALES
CANTIDADES BÁSICAS
En el estudio de la mecánica se utilizan frecuentemente cuatro
cantidades: longitud, tiempo, masa y fuerza.
La longitud se usa para localizar la posición de un punto en el espacio
describiendo el tamaño de un sistema físico.
El tiempo se concibe como una consecuencia de eventos.
La masa es una medición de una cantidad de materia que se usa para
comparar la acción de un cuerpo sobre otro.

4. La fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro, puede ejercerse por
contacto real o a distancia.
Una fuerza se caracteriza por su punto de aplicación, magnitud o
modulo, dirección y sentido.
Estos cuatro conceptos básicos son la base para el estudio de las
condiciones de reposo o movimiento de partículas y cuerpos rígidos.
Una partícula tiene masa pero tiene un tamaño despreciable.
Un cuerpo rígido es una combinación de un gran número de partículas
que ocupan posiciones físicas entre sí.

5. LEY DEL PARALEOGRAMO DE LA ADICIÓN DE FUERZAS
Dos fuerzas que actúan sobre una
partícula pueden sustituirse por una
sola fuerza llamada fuerza resultante.
PRINCIPIO DE TRANSMISIBILIDAD
Una fuerza que actúa en un punto de un cuerpo rígido se sustituye por
una fuerza de la misma magnitud y la misma dirección que actúa en un
punto diferente siempre que las fuerzas tengan la misma línea de
acción.

6. LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON
Fueron formuladas por Sir Isaac NEWTON (1642 – 1727). La mecánica
newtoniana es la base de las actuales ciencias de la ingeniería y
pueden enunciarse como sigue:
PRIMERA LEY. Un cuerpo permanecerá en reposo (si originalmente
estaba en reposo) o se moverá con velocidad constante en línea recta
(si originalmente estaba en movimiento) a menos que sobre él actúe
una fuerza neta diferente de cero.

7. SEGUNDA LEY. Si la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es diferente
de cero, el cuerpo experimentará una aceleración que tiene la misma
dirección que la fuerza y una magnitud proporcional a la fuerza. Esta
ley puede expresarse así
퐹 = 푚푎
TERCERA LEY. A cada fuerza de acción le corresponde una fuerza de
reacción igual de sentido opuesto y colineales.

8. LEY DE GRAVITACIÓN DE NEWTON
Newton después de formular sus tres leyes del movimiento, postulo
una ley que gobierna la atracción gravitacional entre dos cuerpos
cualesquiera. Estableció que dos cuerpos de masa M y m se atraen
mutuamente con fuerzas iguales y opuestas 퐹 y −퐹 , de magnitud 퐹
dada por
퐹 = 퐺
푀푚
푟2
donde r es la distancia entre los
centros de los cuerpos y G la
constante de gravitación
universal.
퐺 = 6,673 × 10−11 푁 ∙ 푚2
푘푔2

9. PESO
La fuerza 퐹 ejercida por la Tierra sobre un cuerpo se define como el
peso 푊 del cuerpo. Entonces, tomando M igual a la masa de la Tierra,
m la masa del cuerpo y r el radio de la Tierra, tenemos
푊 = 푚
퐺푀
푟2
푊 = 푚푔
donde
푔 =
퐺푀
푟2 = 9,81푚
푠2 = 32,2 푝푖푒
푠2

10. SISTEMA DE UNIDADES
Las cuatro cantidades básicas (longitud, masa, tiempo y fuerza) no son
independientes entre sí, están relacionadas por la segunda ley del
movimiento de Newton, 퐹 = 푚푎 .
Las unidades de longitud, masa y tiempo son las unidades base en el
SI. La unidad de fuerza es la unidad derivada y se llama Newton (N).
Las unidades de longitud, tiempo y fuerza son las unidades base en el
sistema de uso común en Estados Unidos. La unidad de masa es la
unidad derivada y se llama Slug (Slug).

11. DIMENSIONES UNIDADES DEL SI
UNIDADES DE USO EN
ESTADOS UNIDOS
Longitud metro (m) pie (pie)
Masa kilogramo (kg) slug (slug)
Tiempo segundo (s) segundo (s)
Fuerza Newton (N) libra (lb)
Un Newton es igual a la fuerza que proporciona una aceleración de 1
m/s2 a una masa de un kilogramo
1푁 = 1푘푔 1
푚
푠2 = 1
푘푔 ∙ 푚
푠2
Un Slug es igual a la cantidad de materia acelerada a 1 pie/s2 cuando
se somete a una fuerza de una 1 lb.
1푙푏 = 1푠푙푢푔 1
푝푖푒
푠2 1푠푙푢푔 = 1
푙푏 ∙ 푠2
푝푖푒