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Formalismo matricial para la mecánica y la termodinámica. I. Translación

Authors: J. Güémez, M. Fiolhais

Ref.: Lat. Am. J. Phys. Educ. 8, 411-428 (2014)

Abstract: Se desarrolla un formalismo con matrices, para aplicar en una misma ecuación la segunda ley de Newton y el primer principio de la termodinámica, asegurando el cumplimiento del principio de relatividad. En este formalismo matricial se postula primer o la denominada ecuación matricial del centro-de-masas que permite obtener simultáneamente las correspondientes ecuaciones: la ecuación vectorial impulso - variación del momento lineal y la ecuación escalar del centro-de-masas. Posteriormente se amplía el formalismo matricial para postular la ecuación matricial de la energía que integra en una única ecuació n matricial la segunda ley de Newton y el primer principio de la termodinámica. A partir de estas ecuaciones matriciales se obtiene la ecuación matricial de los efectos térmicos la cual permite describir los posibles efectos térmicos que se produzcan en procesos que impliquen destrucción o producción de energía mecánica. Una matriz de proyección permite transformar las ecuaciones matriciales entre los diferentes referenciales inerciales, asegurando el cumplimiento del principio de relatividad. Con este formalismo matricial se analizan algunos ejercicios característicos: un bloque que se mueve contra una fuerza de rozamiento, disipando energía mecánica; una persona que se empuja contra una pared, produciendo energía mecánica a partir de reacciones químicas. Dichos ejercicios exigen tanto las leyes de la mecánica como las de la termodinámica para sure solución completa.

URL: www.lajpe.org