Historia de la mecánica y surgimiento del enfoque del medio continuo.

Historia de la mecánica y surgimiento del enfoque del medio continuo.

 

Aguiar Hernández Ismael.

NUMERO DE CONTROL: 21310175.

 

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA PAZ

 

FUNDAMENTOS DE MECÁNICA DEL MEDIO CONTINUO

 

Doc. Jorge Moore Valdivia.

 

Ingeniería Civil. 4^to – E.

 

La Paz, Baja California Sur,03 de febrero del 2023.

 

Introducción.

A continuación se presenta el ensayo de la historia de la mecánica y surgimiento del enfoque del medio continuo, con el propósito de analizar los orígenes de la asignatura de fundamentos de mecánica del medio continuo, como también la importancia que esta tiene, se expresan las ideas, descubrimientos y aplicaciones con enfoque a la mecánica, pues en tiempos pasados buscaban darle solución a dudas que se presentaban o fenómenos que ocurrían, del cual se buscaba su explicación, logrando establecer teorías y leyes, a través de estas aclaraciones, fueron surgiendo gran variedad de ramas acerca de la mecánica, pues surgió la idea de explicar la mecánica de fluido, mecánica de sólidos que se deforman, conceptos y palabras claves al ir abordando temas se explican, lo que hace el documento fácil de comprender.

Paro poder estudiar un medio continuo o cualquier otra área de estudio es necesario tener un marco de referencia en el cual se basarán, este contara con especificación, como lo es el caso el medio continuo se basa en los estudios macroscópicos de las partículas, dejando a un lado sus estructuras atómicas microscopias, haciendo posible tener un medio continuo para el estudio de su comportamiento a distintas deformaciones, ya sea presentado en la situación de un sólido, fluido o gas.

Es de gran importancia la mención el objetivo general de la mecánica del medio continuo da las bases para la compresión de otros áreas de estudio en el ámbito ingenieril, como mecánica de materiales, mecánica de suelos, pues el estudio de las partículas y su dominio, permite visualizar el comportamiento y deformación que tienen antes la gran variedad de esfuerzos o fenómenos que se expone, volviendo atractiva la mecánica del medio continuo, pues igual que las demás asignaturas ingenieriles, tienen un enfoque matemático de estudio, de manera que mediante ecuaciones, teoremas se resuelven gran cantidad de problemas y dudas relacionada con la física, dinámica y estática.

Primeramente, debemos de comprender los temas mencionados, es de importancia la aclaración de conceptos que nos ayuden a generalizar el contenido y a su vez la historia de la mecánica y surgimiento del enfoque del medio continuo

Comenzamos por la definición de mecánica, se define, como la parte de la física que estudia y analiza el movimiento y el equilibrio (reposo) de los cuerpos, así como de las fuerzas que los producen, (también llamada acción de fuerza, que genera un movimiento o una evolución en el tiempo)

Por otro lado, el medio continuo es el conjunto infinito de partículas, cuyas forman parte de un sólido, de un fluido o de un gas, el estudio de las partículas supone la ausencia de espacios vacíos, “es decir, es estudiado macroscópicamente, no se consideran las discontinuidades existentes en el nivel microscópico (nivel atómico o molecular)”. (Mecánica de medios)

Su descripción matemática de este medio o fenómenos y de sus propiedades se puede realizar mediante funciones continuas, con lo que se puede observar su aplicación en la ingeniería. El medio continuo presenta tras conceptos independientes, continuidad, homogeneidad e isotropía.

Por lo tanto, se describe la mecánica del medio continuó como una ciencia básica con el objetivo de buscar leyes y teorías de índole general válidos para un medio continuo, estudiando los esfuerzos que se manifiestan en el interior de sólidos, líquidos y gases, así como las deformaciones o los flujos de dichos materiales y descubrir las relaciones mutuas entre los esfuerzos, por un lado, y las deformaciones o fluencias, por el otro. Retomando la idea que los materiales pueden idealizarse, olvidando su estructura molecular o cristalina, como si estuviesen constituidas por una masa continua, sin huecos ni separaciones en su interior.

De lo que resulta la teoría del continuo, hace mención el autor Alejandro Galeana.

“los análisis tradicionalmente efectuados para describir el comportamiento tanto de fluidos como de solidos e incluso en el caso de materiales porosos, se puede realizar considerando a estos como medios infinitamente divisibles. Es por tanto que la teoría que permite describir el comportamiento macroscópico de los materiales, negando su micro estructura” (Galeana, 2016)

La historia de la mecánica de medio continuo, proviene de una serie de antecedentes históricos, pues a pesar de que es una ciencia fundamental para la física y la ingeniería.

Anteriormente, los temas que son objeto de su estudio se distribuían entre asignaturas diferentes, tales como elasticidad, resistencias de materiales, hidráulica y mecánica de suelos. De aquí provienen las subdivisiones de la mecánica de medios continuos.

Table 1

Subdivisiones de la mecánica de medios continuos.

Tipo	Definición
Mecánica de sólidos deformables	Fenómenos de la elástica, la pastica, el visco elasticidad, etc.
Mecánica de fluidos	Comprende un conjunto de teorías parciales como la hidráulica, la hidrostática o y la hidrodinámica, dentro del estudio de fluidos se distingue entre fluidos comprensibles y fluidos incomprensibles. Y de acuerdo a su ecuación constitutiva como fluidos perfectos, fluidos newtonianos y fluidos no newtonianos.
Mecánica acústica	Mecánica ondulatoria clásica.

Observamos las diferentes subdivisiones de la mecánica del medio continuo,como son sus diferentes ciencia y aplicaciones. (Cela, 2015).

La historia de la mecánica y surgimiento del enfoque del medio.

Es impredecible el origen de la mecánica de medios continuos, esta comienza con el físico Arquímedes, aportando cuantitativamente las leyes de la palanca y otras maquinas simples, las cuales con su uso dieron origen a las primeras nociones de la dinámica y estática, establecido los fundamentos de la estática y fue el fundador de la hidrostática al enunciar su famoso principio, aportando valiosos principios para el desarrollo de la mecánica. (caycer, 2013)

En 1638 con los estudios de galileo y sus discípulos. Galileo planteo y resolvió los primeros problemas de resistencia de materiales en su libro Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze, utilizando por primera vez la mecánica de los medios deformables, por lo tanto, las dos nuevas ciencias eran la mecánica de solidos deformables y la cinética de proyectiles.

En 1644 Evangelista Torricelli dedujo la ley de descarga de un líquido, consiste en una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente. A través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad, a partir de la ley de caída de los sólidos. Fue así como se sentaron, casi simultáneamente, las bases de la mecánica del medio continúo relacionado con sus dos objetivos principales: el sólido deformable y el fluido en movimiento.

En 1687 newton describió la viscosidad de los fluidos consecuencia de la fricción intermolecular e introdujo el modelo matemático para los medios viscosos utilizado actualmente.

En 1820 navier y cauchy sentaron las bases de la teoría de la elasticidad, cuyas bases comienzan a desarrollar una serie de ramificaciones de la mecánica que darían origen a la mecánica del medio continuo.

Ludwig Prandtl, crea la mecánica de los fluidos, esta ciencia permite el estudio de los liquidas y los gases de la misma manera, haciendo simplificaciones para el estudio y dando un gran paso para generando una base teórica para el estudio de fluidos y solidos deformables.

Surgimiento del enfoque del medio continuo.

El autor Alejandro galena menciona la aportación de Ludwig Prandtl “con el afán de simplificar el estudio de los medios materiales surge la mecánica del medio continuo como ciencia que permite estudiar a los fluidos y a los solidos deformables bajo la misma base teórica que es la relación entre tensiones y deformaciones en un medio deformable”. (Galeana, 2016)

La siguiente extensión lógica fue juntar en uno tanto a fluidos como a sólidos deformables, este paso fue necesario por dos motivos; la simplificación pedagógica y la exigencia por las nuevas orientaciones de la ciencia de los materiales. El motivo didáctico eran las mecánicas de materiales, de fluidos y de suelos poseen una base teórica común, que es la interrelación entre esfuerzos y deformaciones de un medio deformable. El segundo motivo es el descubrimiento de que propiedades viscosas, considerados en otros tiempos como exclusivas de los fluidos, subsiste, simultáneamente las elásticas, también en los sólidos. Un metal que es elástico bajo cargas reducidas, bajo cargas sumamente elevadas pude alcanzar un estado de fluencia, en el cual se comporta prácticamente como si fuera un fluido. Cargado en condiciones intermedias, se manifiesta como si fuera elástico viscoso al mismo tiempo. Otros materiales, como los plásticos, los vidrios y el ismo concreto.

 En el siguiente esquema se observa el surgimiento del enfoque medio continuo, del cual forman parte distintos personajes quienes fueron perfeccionando y dando nuevos conocimientos para poder congregar la mecánica del medio continuo.

“Las distintas divisiones de la mecánica han surgido históricamente de los intentos por usar esta técnica con cuerpos de diversa complejidad. Así apareció la mecánica del medio continuo. El medio continuo es una idealización en la que caben objetos de naturaleza sólida, líquida, gaseosa y coloidal”. (repository, n.d.).

Figura 1.

Aportaciones de físicos y personajes al surgimiento del enfoque del medio continuo.

Conclusión.

De acuerdo con lo señalado y presentado anteriormente, se aclara el surgimiento del enfoque del medio continuo como método de estudio, el cual se define como la rama de la mecánica que trata de cuerpos materiales (partículas de los cuerpos) que presentan deformaciones visualizados a un nivel macroscópico, donde se considera la continuidad y homogeneidad de sus partículas. Se mencionaba cono es de importante y da las bases para comprender las diferentes ramas de la mecánica, ejemplo de ellas son: la elástica, plástica y viscoelasticidad, son estados de deformación de los cuerpos, en la mecánica de los fluidos podemos apreciar las hidrostática e hidrodinámica, también brinda aprendizajes para aplicarlos en el área de la ingeniería , mencionando ejemplos; la deformación del concreto sometido a esfuerzos mayores, o deterioro, pueden ser cambión a lo largo del tiempo, lo cual se puede calcular mediante ecuaciones planteadas por la mecánica del medio continuo, puede ser dañado por fenómenos como la fuerza del viento, fuerzas sísmicas, o cargas vivas, lo que entra en cuestión el estudio de la deformación de los materiales,  puede ser aplicado en metales, o diferente materiales que sean empleados en la ingeniería civil, por mencionar algunas deformación o cambios por los esfuerzos o cambio de estado térmico, existen cortes, flexiones, tensores, torciones, expansión, reducción, etc., lo cual genera una gran cantidad de campos de estudios especificados, por que como ingenieros civiles se debe tener en cuenta todos estos pequeños detalles para poder entender el comportamiento de los medios y poder logran un mejor desempeño.

Por último, mencionar la generalidad que tiene el medio continuo, pues a lo largo de la historia mediante aportaciones se logro conocer como lo conocemos actualmente, por lo tanto, tienen principios generales que son comunes a todos los medios, siendo leyes de la física bien fundamentadas y demostradas siendo cumplidas por cualquier medio, mencionando a manera de ejemplo la ley de la conservación de la energía, asimismo generalizando se presentan ecuaciones constitutivas que definen el comportamiento de materiales idealizados, como solidos elásticos lineales o fluidos newtonianos, con la comprensión del contenido del medio continuo facilitara el funcionamiento y aprendizaje de las demás ramas de la ingeniera.

 

 

 

 

 

Bibliografías.

(s.f.). En X. o. olivella, Mecánica de medios continuos para ingenieros (UPC ed.). Politex. Recuperado el 01 de febrero de 2023, de https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.3/36197/9788498802177.pdf

caycer, B. (19 de Marzo de 2013). SCRIBD. Recuperado el 01 de febrero de 2023, de https://es.scribd.com/document/131300187/Historia-de-Los-Medios-Continuos#

Cela, J. J. (30 de julio de 2015). Mexico Documents. (U. d.-L. Mancha, Editor) Obtenido de https://vdocuments.mx/la-historia-de-la-mecanica-del-medio-continuo.html

Galeana, A. (05 de marzo de 2016). slideshare. Recuperado el 01 de Febrero de 2023, de https://es.slideshare.net/AlejandroGaleana1/antecedentes-generales-de-la-mecnica

repository. (s.f.). Recuperado el 01 de febrero de 2023, de https://repository.eafit.edu.co/bitstream/handle/10784/1220/JuanHernando_CadavidRestrepo_2011.pdf?sequence=1&isAllowed=y#:~:text=Las%20distintas%20divisiones%20de%20la,%2C%20l%C3%ADquida%2C%20gaseosa%20y%20coloidal.