¿QUÉ
ES LA FÍSICA?
La física (del lat. physica, y
este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, 'natural, relativo a la
naturaleza') es la ciencia natural que estudia las propiedades, el
comportamiento de la energía, la materia (como también cualquier cambio en ella
que no altere la naturaleza de la misma), así como el tiempo, el espacio y las
interacciones de estos cuatro conceptos entre sí.
La física es una de las más
antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía
es una de sus disciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue
considerada dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química, y ciertas ramas
de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el
siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho
propio.
IMPORTANCIA
DE LA FÍSICA
El primer paso de toda Ciencia
consiste en la aplicación de una minuciosa Observación de un objeto de estudio
determinado, teniendo para ello una gran variedad de campos donde llevar el
planteo de una Técnica Científica que posteriormente será aplicada con un
Método Científico, que con la ayuda de respetar las condiciones de trabajo
propuestas y garantizando la repetición de los ensayos, nos dará lugar al
arribo de una Conclusión y la enunciación de lo que será una Ley o Principio
que será aplicable a un caso en particular o a un gran número de casos.
En el caso de la Física, el
objeto de estudio está justamente en la Materia, analizando sus distintas
cualidades y propiedades como también a todos los factores que puedan generarle
una modificación sin que esta pierda su Esencia Material (es decir, que siga
siendo el mismo objeto pero con otras condiciones)
HISTORIA
DE LA FÍSICA
La historia de la física
abarca a los esfuerzos realizados por las personas que han tratado de entender
el porqué de la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de
las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, los fenómenos
climáticos, las propiedades de los materiales, etc. Las primeras explicaciones
aparecieron en la antigüedad y se basaban en consideraciones puramente
filosóficas, sin verificarse experimentalmente. Algunas interpretaciones
falsas, como la hecha por Ptolomeo en su famoso Almagesto –"La Tierra está
en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros"–
perduraron durante mucho tiempo.
En 1687 Newton publicó los
Philosophiæ naturalis principia mathematica (Principios Matemáticos de la
Naturaleza), una obra en la que se describen las leyes clásicas de la dinámica
conocidas como las leyes de Newton y la ley de la gravitación universal de
Newton. El primer grupo de leyes permitía explicar la dinámica de los cuerpos y
hacer predicciones del movimiento y equilibrio de cuerpos, la segunda ley
permitía demostrar las leyes de Kepler del movimiento de los planetas y
explicar la gravedad terrestre (de aquí el nombre de gravedad universal). En
esta época se puso de manifiesto uno de los principios básicos de la física,
las leyes de la física son las mismas en cualquier punto del Universo.
En esta época desarrollaron
sus trabajos físicos como Robert Hooke y Christian Huygens estudiando las
propiedades básicas de la materia y de la luz. Luego los científicos ingleses
William Wurts y Charles Demiano profundizaron el estudio de las causas de las
leyes de Newton, es decir la gravedad.
En el siglo XVI nacieron
algunos personajes como Copérnico, Stevin, Cardano, Gilbert, Brahe, pero fue
Galileo quien, hasta principios del siglo XVII, impulsó el empleo sistemático
de la verificación experimental y la formulación matemática de las leyes
físicas. Galileo descubrió la ley de la caída de los cuerpos y del péndulo, se
le puede considerar como el creador de la mecánica, también hizo las bases de
la hidrodinámica, cuyo estudio fue continuado por su discípulo Torricelli que
fue el inventor del barómetro, el instrumento que más tarde utilizó Pascal para
determinar la presión atmosférica. Pascal precisó el concepto de presión en el
seno de un líquido y enunció el teorema de transmisión de las presiones. Boyle
formuló la ley de la compresión de los gases (ley de Boyle-Mariotte).
En óptica, René Descartes
estableció la ley de la refracción de la luz, formuló una teoría del arco iris
y estudió los espejos esféricos y las lentes.
A finales del siglo XVII la
física comienza a influir en el desarrollo tecnológico permitiendo a su vez un
avance más rápido de la propia física.
El desarrollo instrumental
(telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo de
experimentos cada vez más sofisticados permitieron obtener grandes éxitos como
la medida de la masa de la Tierra en el experimento de la balanza de torsión.
A partir del siglo XVIII Boyle
y Young desarrollaron la termodinámica. En 1733 Bernoulli usó argumentos
estadísticos, junto con la mecánica clásica, para extraer resultados de la
termodinámica, iniciando la mecánica estadística. En 1798 Thompson demostró la
conversión del trabajo mecánico en calor y en 1847 Joule formuló la ley de
conservación de la energía.
En 1855 Maxwell unificó las
leyes conocidas sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo en
una sola teoría con un marco matemático común mostrando la naturaleza unida del
electromagnetismo.
En 1895 Roentgen descubrió los
rayos X, ondas electromagnéticas de frecuencias muy altas. Casi
simultáneamente, Henri Becquerel descubría la radioactividad en 1896.
En 1897 Thomson descubrió el
electrón, la partícula elemental que transporta la corriente en los circuitos
eléctricos proponiendo en 1904 un primer modelo simplificado del átomo.
El siglo XX estuvo marcado por
el desarrollo de la física como ciencia capaz de promover el desarrollo
tecnológico. A principios de este siglo los físicos consideraban tener una
visión casi completa de la naturaleza. Sin embargo pronto se produjeron dos
revoluciones conceptuales de gran calado: El desarrollo de la teoría de la
relatividad y el comienzo de la mecánica cuántica.
En 1905 Albert Einstein,
formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo
se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo.
En 1911 Rutherford dedujo la
existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias
de dispersión de partículas. A los componentes de carga positiva de este núcleo
se les llamó protones. Los neutrones, que también forman parte del núcleo pero
no poseen carga eléctrica, los descubrió Chadwick en 1932.
En los primeros años del siglo
XX Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la teoría cuántica a fin de
explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos.
En esta teoría, los niveles posibles de energía pasan a ser discretos. En 1925
Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la mecánica cuántica, en la
cual explican las teorías cuánticas precedentes. En la mecánica cuántica, los
resultados de las medidas físicas son probabilísticos; la teoría cuántica
describe el cálculo de estas probabilidades.
La física sigue enfrentándose
a grandes retos, tanto de carácter práctico como teórico, a comienzos del siglo
XXI. El estudio de los sistemas complejos dominados por sistemas de ecuaciones
no lineales, tal y como la meteorología o las propiedades cuánticas de los
materiales que han posibilitado el desarrollo de nuevos materiales con
propiedades sorprendentes.
DIVISIÓN
DE LA FÍSICA
La Física se divide para su
estudio en dos grandes grupos: la Física Clásica y la Física Moderna.
La primera estudia todos
aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la
velocidad de propagación de la luz.
La segunda se encarga de todos
aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz o con valores cercanos a
ella. Esto es debido a que la física clásica no describe con precisión los
fenómenos que se suceden a la velocidad de la luz. En la física moderna también
se estudian los fenómenos subatómicos.
Física Clásica
La Física Clásica se compone
de:
1. MECÁNICA: Es la parte de la
física clásica que estudia las fuerzas)
1 a.- Estática: Estudia las
fuerzas en cuerpos en reposo y en equilibrio, respecto a determinado sistema de
referencia.
1 b.- Dinámica: Estudia las
fuerzas como causa del movimiento de los cuerpos)
1 c.- Cinemática: Estudia los
movimientos de los cuerpos sin tener en cuenta la causa.
2. TERMODINÁMICA (Fenómenos
térmicos)
3. ELECTROMAGNETISMO
(Interacción de los campos eléctricos y magnéticos)
4. ÓPTICA (Fenómenos
relacionados con la luz)
5. ACÚSTICA: (Sonido y
fenómeno de la audición)
6. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
(Estudia las cargas eléctricas y magnéticas)
Física Moderna
La Física Moderna se divide
en:
A. FÍSICA CUÁNTICA: (Energía
formada de "cuantos")
B.-. FÍSICA RELATIVA :(Materia y
energía son dos entidades relativas)
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