Física , ciencia que se encarga de la composición de la materia y las relaciones entre los constituyentes fundamentales del universo observable . En el sentido más extenso, la física (del griego physikos ) se encarga de todos los puntos de la naturaleza, tanto a nivel macroscópico como submicroscópico. Su ámbito de estudio abarca no solo el accionar de los elementos bajo la acción de fuerzas ciertas, sino también la naturaleza y el origen de los campos de fuerza gravitacionales, electromagnéticos y nucleares . Su propósito último es la formulación de algunos principios integrales que reúnen y comentan todos estos fenómenos dispares .

La física es la ciencia física básica . Hasta tiempos muy recientes, la física y la filosofía natural se usaban indistintamente para la ciencia cuyo propósito es el hallazgo y la formulación de las leyes escenciales de la naturaleza. A medida que las ciencias modernas se desarrollaron y se especializaron cada vez más, la física pasó a denotar esa parte de la ciencia física que no se tiene dentro en la astronomía , la química , la geología y la ingeniería . Sin embargo, la física juega un papel sustancial en todas las ciencias naturales, y todos estos campos tienen ramas en las que las leyes y medidas físicas reciben un énfasis particular, con nombres como astrofísica , geofísica., biofísica e incluso psicofísica . La física puede, en el fondo, definirse como la ciencia de la materia , el movimiento y la energía . Sus leyes se manifiestan típicamente con economía y precisión en el lenguaje de las matemáticas .

Tanto la experimentación, la observación de fenómenos en condiciones controladas con la más grande precisión viable, como la teoría, la formulación de un marco conceptual unificado , juegan papeles fundamentales y complementarios en el progreso de la física. Los experimentos físicos dan como resultado mediciones, que se comparan con el resultado predicho por la teoría. Se dice que una teoría que pronostica de manera confiable los resultados de los experimentos a los que es aplicable tiene dentro una ley de la física. Sin embargo, una ley siempre está sujeta a modificación, reemplazo o restricción a un dominio más con limite, si un ensayo posterior lo realiza primordial.

 

El propósito último de la física es hallar un grupo unificado de leyes que gobiernan la materia, el movimiento y la energía a distancias subatómicas pequeñas (microscópicas), a la escala humana (macroscópica) de la vida diaria y a las distancias más enormes (por ejemplo, las de la escala extragaláctica). Este ambicioso propósito se ha cumplido mayormente. Aunque todavía no se logró una teoría totalmente unificada de los fenómenos físicos (y probablemente jamás lo será), un grupo claramente pequeño de leyes físicas escenciales se ve ser con la capacidad de argumentar todos los fenómenos populares. El cuerpo de la física creado precisamente hasta principios del siglo XX, popular como física clásica, puede argumentar mayormente los movimientos de los elementos macroscópicos que se mueven lentamente en relación a la velocidad de la luz y fenómenos como el calor ,sonido , electricidad , magnetismo y luz . Los desarrollos modernos de la relatividad y la mecánica cuántica modifican estas leyes en la medida en que se aplican a velocidades más altas, elementos muy masivos y a los diminutos constituyentes elementales de la materia, como electrones , protones y neutrones .

El alcance de la física

Las ramas o campos organizados comunmente de la física clásica y actualizada se describen a continuación.

 

Mecánica

Por lo general se sabe por mecánica el estudio del movimiento de los elementos (o su falta de movimiento) bajo la acción de fuerzas dadas. La mecánica clásica algunas veces se considera una rama de las matemáticas aplicadas. Consiste encinemática , la descripción del movimiento ydinámica , el estudio de la acción de las fuerzas en la producción de movimiento o equilibrio estático (este último constituye la ciencia de la estática ). Los temas del siglo XX de la mecánica cuántica , cruciales para tratar la composición de la materia, las partículas subatómicas , la superfluidez , la superconductividad , las estrellas de neutrones y otros fenómenos indispensables, y la mecánica relativista , sustancial cuando las velocidades se aproximan a la de la luz, son maneras de mecánica que lo harán se discutirá más adelante en esta sección.

En la mecánica clásica, las leyes se formulan al principio para partículas puntuales en las que se ignoran las dimensiones, formas y otras propiedades intrínsecas de los cuerpos. Así, en la primera aproximación, inclusive los elementos tan enormes como la Tierra y el Sol se tratan como si fueran puntos, entre otras cosas, al calcular el movimiento orbital planetario. En la dinámica de cuerpos rígidos , también es considerada la extensión de los cuerpos y sus distribuciones de masa, pero se piensa que son incapaces de deformarse . La mecánica de los sólidos deformables es la elasticidad ; la hidrostática y la hidrodinámica tratan, respectivamente, los fluidos en reposo y en movimiento.

El tres Las leyes del movimiento establecidas por Isaac Newton forman la base de la mecánica clásica, adjuntado con el reconocimiento de que las fuerzas son proporciones dirigidas ( vectores ) y se mezclan consecuentemente. La primera ley, también llamadaLa ley de la inercia , establece que, a menos que actúe sobre él una fuerza externa , un elemento en reposo permanece en reposo, o si está en movimiento, continúa moviéndose en línea recta con eficacia recurrente. Por lo tanto, el movimiento traje no necesita una causa. En consecuencia, la mecánica no se nucléa en el movimiento como tal, sino en el cambio en el estado de movimiento de un elemento que resulta de la red.fuerza que actúa sobre él. La segunda ley de Newton equipara la fuerza neta sobre un elemento con la tasa de cambio de su instante, siendo este último el producto de la masa de un cuerpo por su agilidad. La tercera ley de Newton, la de acción y reacción, establece que cuando dos partículas interactúan, las fuerzas que cada una ejerce sobre la otra son iguales en intensidad y opuestas en dirección. En grupo, estas leyes mecánicas aceptan en inicio saber los movimientos futuros de un grupo de partículas, siempre que se conozca su estado de movimiento en algún momento, así como las fuerzas que actúan entre ellas y sobre ellas desde el exterior. De este carácter determinista de las leyes de la mecánica clásica, se han extraído profundas (y posiblemente incorrectas) conclusiones filosóficas en el pasado y también se han aplicado a la historia humana.

Ubicada en el nivel más básico de la física, las leyes de la mecánica se caracterizan por ciertas propiedades de simetría , como se ejemplifica en la simetría antes citada entre las fuerzas de acción y reacción. Otras simetrías, como la invariancia (es decir, la forma inmutable) de las leyes bajo reflejos y rotaciones realizadas en el espacio , la inversión del tiempo o la transformación a una sección diferente del espacio oa una época diferente del tiempo, están presentes tanto en el estilo clásico. mecánica y en mecánica relativista, y con algunas limitaciones, también en mecánica cuántica. Se puede mostrar que las caracteristicas de simetría de la teoría tienen como secuelas matemáticas principios básicos populares comoleyes de conservación , que aseguran la constancia en el tiempo de los valores de ciertas proporciones físicas en condiciones prescritas. Las proporciones conservadas son las más indispensables en física; Entre ellos se tienen dentro la masa y la energía (en la teoría de la relatividad, la masa y la energía son equivalentes y se conservan juntas), el momento , el momento angular y la carga eléctrica .

 

El estudio de gravitación

Este campo de investigación se ha colocado en el pasado dentro de la mecánica clásica por causas históricas, porque los dos campos fueron llevados a un prominente estado de perfección por Newton y también gracias a su carácter universal. La ley gravitacional de Newton establece que toda partícula material del universo atrae a todas las demás con una fuerza que actúa durante la línea que las une y cuya fuerza es de manera directa proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su separación. La explicación descriptiva de Newton de las órbitas de los planetas y la Luna , así como de efectos gravitacionales tan sutiles como las mareas y la precesión de los equinoccios.(un cambio de período retardado en dirección de la Tierra eje de rotación), a través de esta fuerza fundamental fue el primer triunfo de la mecánica clásica. No se necesitan más principios para abarcar los puntos primordiales de los cohetes y los vuelos espaciales (aunque, desde luego, se necesita una tecnología formidable para llevarlos a cabo).