La física es una ciencia natural que siempre esta en búsqueda de describir la verdad de la naturaleza. La palabra “física” tiene su origen en el término griego "physis", el cual se entiende como naturaleza o realidad. Sin embargo la física no solo es una ciencia teórica; es también una ciencia experimental, por tanto como toda ciencia experimental busca que sus conclusiones puedan ser verificables a través experimentos.
¿Porque existen teorías de la física?
En la actualidad el alcance de la física es super amplia, incluyen estudios diversos como la mecánica cuántica, la física teórica o la óptica, entre otros. La física es considerada una ciencia fundamental, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos, es por ello que para mantener un orden se agrupa en 10 grandes teorías o ramas principales:
Teorías de la física
A continuación se presentan las 10 grandes teorías o ramas principales de la física.
1. Mecánica clásica:
La mecánica clásica es la rama encargada de estudiar la descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos y su evolucion en el tiempo debido a fuerzas externas pero a velocidades muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz.
La mecánica clásica: se subdivide en Cinemática, estática y dinámica.
- Cinemática: Es la que se ocupa del movimientos de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan.
- Estática: Es la que estudia las condiciones del equilibrio.
- Dinámica: Es la que describe el movimiento estudiando las causas de su origen.
Sin embargo existen dos tipos de formulaciones de esta mecánica, conocidas como mecánica newtoniana y mecánica analítica.
Isaac Newton es uno de los personajes más conocidos de la historia por haber sido padre de la mecánica clásica y el cálculo. Nació en 1642 y una de sus principales contribuciones son las leyes de la mecánica que hablan acerca de la gravedad, así como sus contribuciones en el cálculo y la matemática.
2. Electromagnetismo:
El electromagnetismo es la rama que describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos, dado que se ha demostrado que ambos conceptos están relacionados. Sin embargo también puede estudiarse uno de estos fenómenos por separado.
- Fenómenos Eléctricos: Las propiedades de los cuerpos eléctricos se deben a la existencia de dos tipos de cargas: Positiva y negativa. La materia es eléctrica mente neutra, es decir tiene la misma cantidad de cada tipo de carga.
- Fenómenos magnéticos: Los fenómenos magnéticos son los que producen un campo magnético que surge cuando existe carga en un movimiento en una corriente y dipolos magnéticos intrínsecos.
El electromagnetismo se puede dividir en:
- Electrostática, el estudio de las interacciones entre cargas en reposo, y
- Electrodinámica, el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la radiación.
La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell.
3. Relatividad:
La relatividad es la teoría formulada principalmente por Albert Einstein a principios del siglo XX, y se divide en dos cuerpos de investigación: la relatividad especial y la relatividad general.
Sin Albert Einstein la ciencia sería otra, y su mayor contribución fue a la cosmología física y fundar la teoría de la relatividad. Esta contribución es fundamental a la ciencia para explicar el movimiento de los cuerpos.
4. Termodinámica y mecánica estadística:
La termodinámica es la rama de la física centrada en el estudio de todos aquellos fenómenos vinculados a la temperatura, es decir trata los procesos de transferencia de calor, que es una de las formas de energía, y cómo se puede realizar un trabajo con ella.
En esta área se describe cómo la materia en cualquiera de sus fases (sólido, líquido, gaseoso) va transformándose.
El calor se define como una transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura, mientras que el trabajo es una transferencia de energía que no debe a una diferencia de temperatura .
- Calor: Es una cantidad de energía y una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento.
- Temperatura: Es la medida del calor de un cuerpo.
5. Mecánica cuántica:
La mecánica cuántica es la rama de la física que trata los sistemas atómicos y subatómicos, y sus interacciones con la radiación electromagnética, en términos de cantidades observables.
Se basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos.
6. Óptica
La óptica es la rama que estudia los fenómenos vinculados a la energía lumínica. Se estudia el comportamiento y propiedades de la luz (difracción, polarización o dispersión), su interacción y efectos sobre los cuerpos o incluso su percepción por parte del ser humano. Asimismo, observa la luz como partícula y como onda a la vez.
- Difracción: Es la capacidad de la ondas para cambiar la dirección al rededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tiene las ondas de generar nuevos frentes de onda.
- Polarización: Es la propiedad por la cual uno o mas de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso.Esto produce efectos como eliminación de brillos.
7. Acústica
La acústica es la rama encargada de estudio del sonido, su medida, sus propiedades y efectos sobre los cuerpos. También su percepción y comportamiento en diferentes medios que se propaga a través de la materia, bien en estado gaseoso , liquido o solido, porque el sonido no se propaga en el vació.
8. Mecánica de fluidos
La mecánica de fluido tiene como objeto de estudio las propiedades y el comportamiento de los fluidos, tanto líquidos y gases.
9. Física nuclear
La física nuclear tiene como objetivo estudiar la energía y los efecto de la unión o división de los átomos. Esta rama esta muy vinculada a la mecanica cuantica.
10. Astrofísica
La astrofísica es la teorías se preocupa en la búsqueda de una explicación respecto a los fenómenos que ocurren más allá de nuestro planeta. Es una rama de la física que se encarga del estudio de ellos cuerpos celestes desde el análisis de sus propiedades y comportamiento.