Qué estudia la física y su clasificación

¿Qué estudia la física o cuáles son sus ramas? Es la maravillosa pregunta que responderemos con mayor detalle en esta entrada; todos sabemos que la física estudia los fenómenos que ocurren en nuestro entorno, pero, cómo se denominan esos fenómenos y en qué consisten, pues bien ¡Exploremos a continuación!

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Las ramas que estudia la física

La física estudia muchas ramas de la naturaleza muy visibles para nosotros y otras ocasiones no tan visibles; para hablar de las ramas que estudia la física debemos considerar que la física generalmente se divide en física clásica y física moderna, dentro de cada uno existen las demás ramas que son más específicas y se enfocan en un fenómeno en particular, como por ejemplo la cinemática, dinámica, mecánica cuántica. A continuación veamos la clasificación o división de la física, además veremos en que consiste cada uno.

Qué estudia la física clásica

¿Qué estudia la física clásica? Excelente pregunta; pues la física clásica es la rama que estudia los fenómenos que ocurren en el medio ambiente; existe una gran cantidad de fenómenos físicos que son estudiados por la física clásica, a continuación presentamos una lista de materias que son estudiadas por la física y más adelante explicaremos detalladamente cada uno.

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Lista de ramas de la física clásica

  • Mecánica.- a grandes rasgos, la mecánica clásica estudia los fenómenos relacionados con el movimiento, la acción y reacción de fuerzas sobre un cuerpo entre otros fenómenos de carácter mecánico. La mecánica clásica se clasifica aún más en la estática, dinámica y cinemática; más adelante descubriremos con mayor profundidad cual es el objeto de estudio de estas ramas de la física.
  • Termodinámica.- la termodinámica es la rama de la física que se ocupa del estudio de los fenómenos térmicos a las que puede ser sometido un cuerpo. En este tema son bastante utilizados los conceptos de calor, temperatura, energía, entropía, etc.
  • Electromagnetismo.- el electromagnetismo es la rama de la física clásica que estudia los fenómenos relacionados con la electricidad, cargas eléctricas y el magnetismo.
  • Óptica.- parte de la física que se enfoca en el estudio del comportamiento de la luz en distintos medios y contextos, es objeto de la óptica fenómenos como la reflexión, refracción de luz, además de la formación de imágenes, dimensionamiento a distancias apreciadas.
  • Acústica.- en general, la acústica se enfoca en el estudio del sonido, como se comporta el sonido y sus aplicaciones respectivas.

Los fenómenos mecánicos que estudia la física

Cuando hablamos de fenómenos mecánicos estamos refiriéndonos a todo lo que tiene que ver con el movimiento, interacción, fuerzas, etc. que actúan sobre cualquier cuerpo.

Cinemática en física

La cinemática es la rama que se enfoca en estudiar los fenómenos de movimiento, velocidad, desplazamiento y los parámetros que implica el movimiento de un cuerpo sin tomar en cuenta la causa que produce dicho movimiento.

A grandes rasgos, dentro de la física clásica, la cinemática estudia los movimiento rectilíneos uniformes, acelerados, movimientos de tipo circular, además movimientos parabólicos y de caída libre.

En cinemática es frecuente emplear variables, constantes y entre otros parámetros como: la posición, velocidad, aceleración, desplazamientos, recorridos, direcciones, sentidos, la gravedad, etc.

El tiempo es una variable que juega un papel muy importante en el estudio de movimiento, pues todas los eventos cinéticos ocurren dentro de un rango de tiempo.

Gracias a la cinemática es posible calcular información importante a partir de datos conocidos, como posiciones iniciales, velocidades, valor de aceleración, etc. por ejemplo, gracias a la cinemática se puede predecir cuál será la velocidad de un cuerpo que se mueve en línea recta, en un tiempo determinado, o quizá cual es la posición en el espacio, o en cuanto tiempo un móvil alcanza una determinada velocidad.

Estática en física

La estática es la rama de la física que se centra en estudiar los cuerpos en equilibrio estático, es decir la estática estudia las condiciones a las que está sometido un cuerpo cualquiera para que esta no se mueva y permanezca estática en el tiempo.

Es bastante frecuente, tratar conceptos como: fuerzas, reacciones, fuerza normal, fuerza de rozamiento, momentos, los cuales hacen posible el estudio de los cuerpos en equilibrio estático.

Por otro lado, cabe destacar que en estática los cuerpos se analizan aplicando las leyes de newton, estas establecen las condiciones que deben cumplir un cuerpo o sistema para considerarse que están en equilibrio (equilibrio de traslación y rotación).

La estática es una amplia rama que estudia y engloba varios temas, desde el tratamiento de simples representaciones de fuerzas hasta el análisis de armaduras, armazones, maquinas, etc. cualquier cuerpo que está en equilibrio es objeto de análisis de la estática.

El concepto y estudio de momento de una fuerza es de gran importancia dentro del análisis de cuerpos en equilibrio.

Las aplicaciones de la estática son todas las estructuras fijas como: puentes, techos, rascacielos o cualquier infraestructura que requiera un grado de rigidez frente a fuerzas externas que puedan actuar sobre ella.

La Dinámica

La dinámica es la rama en la física que se encarga de estudiar el comportamiento de un cuerpo o sistema que es sometido a diversas fuerzas o causas que provocan el movimiento de dicho cuerpo o sistema; de esta manera las fuerzas externas cambian su estado inicial, produciendo efectos sobre ella, es ahí cuando la dinámica entra en juego para estudiarlo, analizarlo y determinar las diversas condiciones en las que se encuentra el cuerpo.

La dinámica hace uso de las leyes de newton y en especial de la segunda ley.

La segunda ley de newton en dinámica, establece que un cuerpo sometido a una o varias fuerzas externas, experimenta una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza total que actúa sobre el cuerpo; es decir cuando el cuerpo es sometido a fuerzas mayores, se producirá un mayor grado de aceleración y a menor fuerza, el cuerpo experimenta menor grado de aceleración.

En dinámica se utiliza bastante los conceptos de aceleración, direcciones, velocidades, posiciones, además de leyes y ecuaciones, todo ello permite estudiar los cuerpos que se mueven por acción de una fuerza.

El tiempo es otra magnitud fundamental que entra en juego en la dinámica, pues es un factor que puede ayudar a determinar las condiciones en las que un cuerpo se encuentra en un tiempo determinado.

La termodinámica en física

La termodinámica es parte de la física que se ocupa del estudio de los fenómenos relacionados con la temperatura; esto implica estudiar el comportamiento de sustancias, cuerpos o materiales, cuando sobre ellos actúa una temperatura o una variación de la misma, además estudia las condiciones y propiedades que causa un cambio de temperatura en dicho cuerpo.

Dentro de la termodinámica se hace uso extenso de ecuaciones, cálculo y análisis que hacen posible la solución de problemas complejos con aplicaciones en soluciones industriales y la vida cotidiana.

El estudio de la termodinámica hace posible la aplicación de este conocimiento en industrias como por ejemplo: automotriz, centrales térmicas, sistemas de transformación energética, etc. pues todo ello implica procesos de transformación termodinámica.

Pongamos ejemplos concretos en que se utiliza la termodinámica:

En el diseño de motores de combustión se toma en cuenta el proceso de transformación de combustibles, se determinan a ciencia exacta los fenómenos térmicos que sufre el combustible, haciendo posible de esa manera que la energía térmica sea transformada en energía mecánica, la cual es empleada para impulsar la inmensa cantidad de máquinas que emplean un motor de combustión.

Otra aplicación directa del estudio de la termodinámica son las centrales térmicas; estas hacen uso de la temperatura y combustibles como el gas, para impulsar turbinas que finalmente gracias a los generadores se transformarán en energía eléctrica.

Qué estudia la electrostática

En física, la electrostática se encarga de estudiar los fenómenos que implican cargas eléctricas estáticas (en reposo), es decir cargas sin movimiento; un cuerpo cualquiera puede poseer, adquirir o perder una cantidad de carga eléctrica, es ahí donde entra en juego el estudio de electrostática, pues permite estudiar las interacciones entre cuerpos cargados eléctricamente, los fenómenos originados a partir de las interacciones y mucho más.

Dentro de la electrostática, algunos conceptos bastante conocidos y utilizados a menudo son: el campo eléctrico, el potencial eléctrico, capacidad eléctrica y entre otros.

La electrodinámica

Por otro lado la electrodinámica estudia los fenómenos eléctricos en las que hay una interacción dinámica de las cargas eléctricas; el estudio de electrodinámica hace posible el entendimiento de las cargas eléctricas en movimiento, la forma en la que actúa la electricidad.

Dentro de la electrodinámica es bastante utilizado conceptos de corriente eléctrica, que básicamente es el flujo de electrones mediante un conductor; la fuerza electromotriz que básicamente es la fuerza que impulsa la corriente y también el concepto de resistencia eléctrica que hace referencia a la facilidad o dificultad del paso de electrones a través de un conductor.

El electromagnetismo

El electromagnetismo en física se encarga de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos que están estrechamente relacionados entre sí.

Qué estudia la óptica

La óptica es la rama de las ciencias físicas, que se ocupa del estudio de los fenómenos ópticos, la luz y sus interacciones y todo lo relacionado con ellas.

La óptica es un tema de estudio bastante amplio que engloba en ella los temas de naturaleza de la luz, así como su reflexión, refracción y entre otros fenómenos.

Están también dentro de este campo el estudio de formación de imágenes, estudio de lentes, los tipos de figuras que estas pueden producir, los accidentes que sufre la luz en determinadas condiciones, la formación de colores y más.

En óptica se plantean ecuaciones y relaciones que se cumplen y que hacen posible el entendimiento de los fenómenos relacionados con la luz.

Qué estudia la acústica en física

En términos generales, la acústica en física estudia el sonido, sus interacciones y todo lo relacionado.

Al estilo de la física, la acústica es estudiada y representada mediante modelos matemáticos, se plantean ecuaciones, relaciones entre parámetros y variables que hacen posible el estudio del sonido en diferentes contextos.

La física moderna

Para entender lo que estudia la física moderna, debemos mencionar antes que existen fenómenos físicos en las que las leyes de la física clásica no se cumplen, este hecho hace que la física clásica no pueda explicar dichos fenómenos; es el caso del estudio de átomos, que están formados por partículas mucho menores, en ese mundo invisible para nuestros sentidos se llevan acabo muchas interacciones que la física clásica no puede explicarlos.

Que estudia la física moderna

Otros fenómenos en las que la física clásica no puede dar una explicación razonable, son los fenómenos que implican velocidades cercanas al de la luz, estos fenómenos físicos requieren otro tipo de planteamiento, es así como surge la física moderna.

La física moderna está basado principalmente en la mecánica cuántica y la teoría de relatividad.

A raíz de estos hechos la física se ha dividido prácticamente en más disciplinas como:

  • Mecánica cuántica
  • Física atómica
  • Física nuclear
  • La física de partículas
  • Física de estado solido

Aquí no acaba todo, lo que estudia la física es tan amplio que se puede llevar incluso a otros campos como: la biología, astrología o cualquier rama de la ciencia en la que la física puede ayudar a solucionar problemas.

Hay quienes dicen que el mundo está hecho de física, donde vayas hay un objeto de estudio de la física, por tanto la física es una ciencia que engloba casi el total de los fenómenos que pueden ocurrir, aunque somos muy inconscientes de ello.

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