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La Física
Es la ciencia que estudia las propiedades yel comportamiento de la materia y la energía,así como el tiempo y el espacio. En términosmas generales, es el análisis general de lanaturaleza, llevado a cabo con el fin deentender como el mundo y el universo secomportan.
La palabra física proviene del vocablo griegophysiké cuyo significado es naturaleza.
Es la Ciencia que se encarga de estudiar losfenómenos naturales, en los cuales no haycambios en la composición de la materia.
Teorías centrales
La física, en su búsqueda de describir la verdad
última de la naturaleza, tiene varias bifurcaciones, las
cuales podrían agruparse en cinco teorías principales:
la mecánica clásica, que describe el movimiento
macroscópico; el electromagnetismo, que describe los
fenómenos electromagnéticos como la luz; la
relatividad, formulada por Einstein, que describe el
espacio-tiempo y la interacción gravitatoria; la
termodinámica, que describe los fenómenos
moleculares y de intercambio de calor;
y, finalmente, la mecánica cuántica, que describe el
comportamiento del mundo atómico.
Ramas principales de la Física
Para su estudio la física se puede dividiren tres grandes ramas:
Física clásica
Física moderna
Física contemporánea.
La Física Clásica
Dentro del campo de estudio de la Física clásica se encuentran la:
Mecánica
Termodinámica
Onda mecánica
Óptica
Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo
La Física Moderna
Dentro del campo de estudio de la Física moderna seencuentran:
Relatividad
Mecánica cuántica: Átomo | Núcleo | Física química | Física del estado sólido
Física de partículas
Gravitación
La Física Contemporánea
Dentro del campo de estudio de la Física contemporánea seencuentran:
Termodinámica fuera del equilibrio: Mecánica estadística |Percolación.
Dinámica no-lineal: Turbulencia | Teoría del Caos | Fractales.
Sistemas complejos: Sociofísica | Econofísica | Criticalidadautorganizada | Redes complejas.
Física mesoscópica: Puntos cuánticos.
Nano-Física: Pinzas ópticas.
HISTORIA
Desde la antigüedad las personas han tratado decomprender la naturaleza y los fenómenos que enella se observan: el paso de las estaciones, elmovimiento de los cuerpos y de los astros, etc.
Las primeras explicaciones se basaron enconsideraciones filosóficas y sin realizarverificaciones experimentales, concepto esteinexistente en aquel entonces.
Por tal motivo algunas interpretaciones "falsas", comola hecha por Ptolomeo - "La Tierra está en el centrodel Universo y alrededor de ella giran los astros" -perduraron cientos de años.
Muchos filósofos se encuentran en eldesarrollo primigenio de la física, comoAristóteles, Tales de Mileto o Demócrito, porser los primeros en tratar de buscar algúntipo de explicación a los fenómenos que lesrodeaban. A pesar de que las teoríasdescriptivas del universo que dejaron estospensadores eran erradas, éstas tuvieronvalidez por mucho tiempo, casi dos milaños, en parte por la aceptación de laIglesia Católica de varios de suspreceptos, como la teoría geocéntrica o lastesis de Aristóteles.
Un catedrático de matemáticas de la
Universidad de Pisa a finales del siglo XVI
cambiaría la historia de la
ciencia, empleando por primera vez
experimentos para comprobar sus
aseveraciones: Galileo Galilei. Con la
invención del telescopio y sus trabajos en
planos inclinados, Galileo empleó por
primera vez el método científico y llegó a
conclusiones capaces de ser verificadas. A
sus trabajos se les unieron grandes
contribuciones por parte de otros científicos
como Johannes Kepler, Blaise Pascal y
Christian Huygens.
Campos de la Física
Astrofísica
Dinámica de fluidos
Física atómica
Física computacional
Física Electrónica
Física del estado sólido
Física molecular
Física nuclear
Física de partículas (o Física de Altas Energías)
Óptica
Sistemas complejos
Mecánica clásica
Se conoce como mecánica clásica a la descripción del movimiento de cuerpos
macroscópicos a velocidades muy pequeñas en comparación con la velocidad de la
luz. Existen dos tipos de formulaciones de esta mecánica, conocidas como mecánica
newtoniana y mecánica analítica.
La mecánica newtoniana, como su nombre indica, lleva intrínsecos los preceptos de
Newton. A partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el cálculo
diferencial e integral, se llega a una muy exacta aproximación de los fenómenos
físicos. Esta formulación también es conocida como mecánica vectorial, y es debido a
que a varias magnitudes se les debe definir su vector en un sistema de referencia
inercial privilegiado.
La mecánica analítica es una formulación matemática abstracta sobre la mecánica;
nos permite desligarnos de esos sistemas de referencia privilegiados y tener conceptos
más generales al momento de describir un movimiento con el uso del cálculo de
variaciones.
Electromagnetismo
El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con campos
eléctricos y magnéticos. Se puede dividir en electrostática, el estudio de las
interacciones entre cargas en reposo, y la electrodinámica, el estudio de las
interacciones entre cargas en movimiento y la radiación.
La electrostática es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos
cargados en reposo. Como se describe por la ley de Coulomb, estos cuerpos
ejercen fuerzas entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos de la
idea de un campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que
otro cuerpo cargado colocado dentro del campo estará sujeto a una fuerza
proporcional a la magnitud de su carga y de la magnitud del campo en su
ubicación.
La electrodinámica es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos
cargados en movimiento y a los campos eléctricos y magnéticos variables. Dado
que una carga en movimiento produce un campo magnético, la electrodinámica se
refiere a efectos tales como el magnetismo, la radiación electromagnética, y la
inducción electromagnética, incluyendo las aplicaciones prácticas, tales como el
generador eléctrico y el motor eléctrico.
Relatividad La relatividad es la teoría formulada
principalmente por Albert Einstein aprincipios del siglo XX, y se divide en doscuerpos de investigación: la relatividadespecial y la relatividad general.
En la teoría de la relatividad espacial,Einstein, Lorentz y Minkowski, entre otros,unificaron los conceptos de espacio ytiempo, en un ramado tetra dimensional alque se le denominó espacio-tiempo. Larelatividad especial fue una teoríarevolucionaria para su época, con la que eltiempo absoluto de Newton quedó relegadoy conceptos como la invariancia en lavelocidad de la luz, la dilatación del tiempo,la contracción de la longitud y laequivalencia entre masa y energía fueronintroducidos.
Termodinámica
La termodinámica trata los procesos detransferencia de calor, que es una de lasformas de energía, y cómo se puederealizar un trabajo con ella. En esta árease describe cómo la materia encualquiera de sus fases(sólido, líquido, gaseoso) vatransformándose. Desde un punto devista macroscópico de la materia, seestudia como ésta reacciona a cambiosen su volumen, presión ytemperatura, entre otras magnitudes. Latermodinámica se basa en cuatro leyesprincipales: el equilibrio termodinámico (oley cero), el principio de conservación dela energía (primera ley), el aumentotemporal de la entropía (segunda ley) y laimposibilidad del cero absoluto (terceraley).
Mecánica cuántica
La mecánica cuántica es la rama de lafísica que trata los sistemas atómicosy subatómicos, y sus interaccionescon la radiación electromagnética, entérminos de cantidades observables.Se basa en la observación de quetodas las formas de energía se liberanen unidades discretas o paquetesllamados cuantos.Sorprendentemente, la teoría cuánticasólo permite normalmente cálculosprobabilísticos o estadísticos de lascaracterísticas observadas de laspartículas elementales, entendidos entérminos de funciones de onda.
Objetivos de la física
Estudiar un amplio rango de campos y fenómenos
naturales, desde las partículas subatómicas hasta
la formación y evolución del Universo así como
multitud de fenómenos naturales cotidianos.
Desde la antigüedad las personas han tratado de
comprender la naturaleza y los fenómenos que en
ella se observan: el paso de las estaciones, el
movimiento de los cuerpos y de los astros, etc.
Objeto de estudio de la Física
El objeto de estudio está justamente enla Materia, analizando sus distintas cualidades ypropiedades como también a todos los factores quepuedan generarle una modificación sin que esta pierdasu Esencia Material(es decir, que siga siendo el mismoobjeto pero con otras condiciones).
Además de analizar estas propiedades, también tiene comoobjeto de estudio la Energía y todos los intercambios quelas distintas materias realizan entre sí o envían hacia elmedio, como también el análisis del Tiempo en conjuncióndel Espacio, la Trayectoria que describe un objetodeterminado como también otras operaciones derivadasde la combinación de distintos conceptos.
Importancia de la Física
La física es la forma que encontró el hombre para estudiar lanaturaleza, sosteniéndose en la base de las matemáticas. Laimportancia reside en intentar comprender como funciona lanaturaleza. Mediante la física hemos logrado comprender que lamisma fuerza que provoca la caída de una manzana de un árboles la responsable de que la luna gire alrededor de la tierra, y éstaalrededor del sol. Que la luz es un campo electromagnético, que lamateria está compuesta por ínfimas partículas elementalesllamadas átomos. Que existen cuerpos con tanta masaconcentrada que ni siquiera la luz escapa de ellos. Que el universoestá en expansión etc.
Además, si no fuera por la física no existirían las computadoras, nimáquinas complejas gobernadas por computadoras en general. Laindustria no podría haberse desarrollado como lo está hoy en día.No existirían los aviones ni los satélites. Ni siquiera podrías llevarlos pantalones que tienes puestos.
La física es maravillosa, pero cuidado: la naturaleza noestá escrita en un lenguaje matemático como dicen.Las teorías que propone el hombre no es lo que lanaturaleza dicta. La naturaleza no se basa enfunciones para evolucionar. La Física es una de lasciencias naturales que más ha contribuido aldesarrollo y bienestar del hombre, porque gracias asu estudio e investigación ha sido posible encontraren muchos casos, una explicación clara y útil a losfenómenos que se presentan en nuestra vida diaria.
La Física ha experimentado un gran desarrollo gracias alesfuerzo de notables científicos einvestigadores, quienes al inventar y perfeccionarinstrumentos, aparatos y equipos han logrado que elhombre agudice sus sentidos al detectar, observar yanalizar fenómenos.
Avances Tecnológicos en la
Física
Los avances tecnológicos responde ala necesidad de las personas decrear, planificar, diseñar y generarideas que resuelvan problemascotidianos y que puedantransformarse en productos yprocesos que aporten mayorbienestar.
A continuación una lista con losavances de la última década:
1.-Google
La fundaron en 1998, pero sin lugar
a dudas los últimos diez años han
sido “la década de Google”.
2.-Telefonía celular
Esta tecnología tiene ya alrededor de 20
años de existir, pero fue en esta última
década cuando se generalizó
exponencialmente.
3.- Internet de banda ancha
ahora es tan
natural como
tener
electricidad en
un gran número
de hogares.
4.-Wi-Fi
En 2000 que comenzó, esta tecnologíatenía precios prohibitivos. Ahora todotipo de dispositivos, desde televisionesa teléfonos celulares, cuentan con estesoporte y otras tecnologías como elbluetooth.
5.-IPod
Los primeros reproductores MP3 con disco duro fueronlanzados en el 2000. Sin embargo, Apple prontodominaría el mercado, empezando en el 2001 con elprimer reproductor que combinaría un diseño atractivocon facilidad de uso y buena capacidad.
6.-iPhone
Pantalla táctil, fácil deusar y la súper AppStore. Apple se luciócon el lanzamientodel iPhone hace tresaños. El aparato en sícambió lacomunicación móvil yse convirtió en unejemplo a seguir portodos los fabricantes.
7. Redes Sociales
(Facebook, MySpace,
Twitter): Cada vez
es más el tiempo que
los internautas
pasamos en las
comunidades y
medios sociales.
8.-Pantallas planas
La tecnología más esperada: las
pantallas planas de TV. Actualmente la
tecnología predominante es LCD.
9.-Vídeo de Alta Definición
Aparecieron las televisiones
planas, pero la tecnología DVD ya no
era suficiente. Llegaron el HD-DVD y
Blu-ray, peleando el territorio.
10.-Navegación GPS
La Navegación GPS para cualquier
mortal, en el 2000 pusieron a nuestra
disposición los satélites militares
estadounidenses de posicionamiento.
11.- Tableta o Tablet Es una computadora portátil de
mayor tamaño que un teléfonointeligente o una PDA, integradaen una pantalla táctil (sencillao multitáctil) con la que seinteractúa primariamente conlos dedos o un estilete (pasivo oactivo), sin necesidadde teclado físico ni ratón. Estosúltimos se ven reemplazadospor un teclado virtual y, endeterminados modelos, por unamini-trackball integrada en unode los bordes de la pantalla.
