Introducción
Aquí te explicaremos sobre una de las ciencias más fundamentales de la humanidad, la física. La física es la base de muchas otras ciencias y de ingeniería. Ha ayudado al ser humano a comprender muchas cosas del universo y a desarrollarnos como especie.
Un astrónomo puede usar física para calcular las órbitas de un planeta alrededor del sol, un químico emplea el conocimiento de la física al momento de realizar reacciones químicas donde hay intercambio de iones y electrones, debido a las fuerzas eléctrica, un médico cirujano utiliza láser para sus cirugías, todo ingeniero debe saber física para crear y diseñar aparatos o dispositivos para la humanidad; la tecnología no sería posible sin esta ciencia.
La física está en los cohetes espaciales, satélites, en la televisión, computadoras, celulares, en casi todos los dispositivos médicos (como un resonador magnético, y en un oxímetro), la vemos en el funcionamiento del cuerpo humano tanto en los órganos internos como la misma mecánica (movimiento) del cuerpo. La física ha cosechado muchos frutos en el conocimiento humano, trata de explicar lo más pequeño hasta lo más grande, nuestro mundo, el inicio y destino del universo.
También, esta ciencia ha abierto un abanico de preguntas sin respuestas, por ejemplo: ¿Qué le pasaría a una persona si entrase a un hoyo negro? ¿Qué hay dentro de un agujero negro? Preguntas que quizás no podamos responder hasta que pasen cientos de años para que podamos tener una tecnología capaz de ayudarnos a descubrirlas.
¿Por qué debo aprender física?
Quizás tu motivación para estudiar física sea porque es un requisito para tu carrera, algo que puede ser meramente obligado y no debido a tus deseos. Talvez te preguntes: «¿por qué debo estudiar física si no quiero ser físico o ingeniero?» ¿Qué justifica que deba aprender física?
Estimado estudiante y lector en general, aprender física conlleva muchos más beneficios de lo que imaginas. La física es una ciencia que, aunque parezca desafiante vale la pena aprender lo básico para nuestras vidas. Talvez estés desmotivado o quizás no requerirás realizar cálculos en tu futura vida laboral, pero es importante saber como funciona el mundo que nos rodea y tener pensamiento crítico.
Hoy en día existe mucha desinformación, la ciencia y en especial la física, lucha porque las personas tengan el conocimiento del por qué de las cosas; antes, los fenómenos se explicaban a través de la mitología, hoy en día se explican a través de hechos experimentales verificables. La ciencia no es perfecta, pero es una herramienta eficaz contra la desinformación, siempre busca la verdad y mostrar el funcionamiento de lo que nos rodea. También, esta maravillosa ciencia te brindará muchos beneficios y satisfacciones como ser humano.
Increíblemente todavía hay persona que piensan que la Tierra es plana, cuando hay una ciencia llamada geodesia donde se han realizado muchísimas investigaciones serias sobre la forma de nuestro planeta Tierra. Otra razón por la cual debes saber física, es para tener una mejor condición de vida. Imagínate que una persona va en un carro, si no se coloca el cinturón de seguridad y sucede un accidente es muy probable que sufra lesionas graves, incluso hasta la muerte. Los ingenieros diseñan sistemas de cinturones de seguridad aplicando las leyes de Newton para proteger a las personas en caso de un accidente. La persona que no ve la importancia de usar el cinturón de seguridad, probablemente vivirá menos.
La física te dará respuestas muy interesantes y con base en evidencias científicas de preguntas curiosas como: ¿Por qué vemos el cielo de color azul? ¿Cómo son las ondas de radio y como se transmiten por el espacio? ¿Por qué la luna se mantiene en órbita con la Tierra? De seguro cuando investigues te irás apasionando por esta gran ciencia.
El estudio de la física te ayudará a comprender las longitudes, masa y tiempo de todo lo que te rodea. Estudiar los conceptos esenciales de la física te proporcionará una buena base para construir conocimientos avanzados en todas las ciencias y en los aspectos de tu vida. Como la física está estrechamente relacionada con las matemáticas, desarrollarás un pensamiento analítico que no solo te ayudará a resolver problemas de naturaleza matemática, sino en muchas de las diversas situaciones en tu vida diaria.
Mediante la física hemos podido comprender nuestro entorno y hemos desarrollado la capacidad de razonar sobre los efectos que causamos al medio ambiente que nos rodea. Sabemos del daño que hacemos al contaminar nuestros ríos y el aire, sabemos que nuestros recursos son limitados y que debemos apuntar nuestros esfuerzos en utilizar las energías renovables, también, tenemos un gran problema relacionado con el calentamiento global y si no es suficiente, debemos estar alertas a los eventos astronómicos (como tormentas solares) y cuerpos del espacio exterior (como los grandes asteroides). Hace 65 millones de años un gran asteroide acabó con el 75% de la vida de la Tierra.
La física está estrechamente relacionadas con las ciencias del ambiente, ya que es base para crear la tecnología necesaria para ayudar a no impactar mucho en los ecosistemas. Quizás no vayas a ser un científico, pero qué tal, ¿si la vida te lleva a ser un político, como el próximo presidente de tu nación? O qué tal, ¿si llegas a tener un cargo directivo en una empresa importante donde tendrás muchas responsabilidades? Nunca se sabe, por eso debes tener el conocimiento científico y práctico para tomar decisiones de gran importancia y con menor impacto posible a nuestro alrededor. Todos debemos estar comprometidos con el mundo, tanto como ciudadano, ingeniero o científico.
La física te puede explicar
- El funcionamiento termodinámico de un refrigerador
- ¿Por qué flotan los barcos?
- ¿Por qué no sentimos el giro de la Tierra?
- ¿Qué es la luz?
Definición
Es una ciencia experimental. Los científicos de esta ciencia se llaman físicos, ellos observan los fenómenos y eventos naturales para realizar teorías físicas que puedan describirlos y explicarlos. Si estas teorías van acordes en su totalidad con dichos fenómenos, pasan a ser llamadas leyes o principios físicos.
El objeto de estudio de la física se compone de las propiedades de la materia, las leyes del movimiento de los cuerpos, de las partículas elementales (como el electrón, el protón y el fotón), de los quarks, de los átomos y las moléculas.
Ramas de la física
A medida que progresa la ciencia han surgido diferentes ramas de la física, por ejemplo: la mecánica, la termodinámica, el electromagnetismo,
la óptica, la acústica, la física de las partículas elementales, la física nuclear, la física cuántica, la teoría de la relatividad, entre otras más.
Las ramas de la física clásica se desarrollaron hasta finales del siglo XIX, mientras que las que surgieron a partir del siglo XX forman parte de la física moderna. A continuación, se muestra un gráfico con la clasificación de la física.
Grandes Físicos
Sin duda hay muchos físicos que han dedicado su vida a la física, la curiosidad y la sed por el conocimiento los han llevado a realizar grandes descubrimientos. No podemos enumerarlos todos aquí, pero mencionaremos algunos juntos con los aportes que han marcado un cambio de paradigma en la comprensión del mundo que nos rodea.
Galileo Galilei
- Sentó las base de la astronomía y física moderna.
- Perfeccionó el telescopio y observó que la luna no era un esfera perfecta, sino que tenía montañas. (El primero en crear el telescopio fue Hans Lippershey).
- Descubrió la ley de la isocronía de los péndulos.
- Postuló la ley del movimiento uniformemente acelerado.
- Realizó estudios sobre la caída libre de los cuerpos.
- Construyó el primer termoscopio, primer dispositivo de la historia que permite comparar el nivel de calor y frío (un dispositivo pionero del termómetro).
- Con base en evidencias experimentales defendió la teoría Heliocéntrica de Nicolás Copérnico, contra la teoría geocéntrica de Aristóteles.
Johannes Kepler
- Calculó la órbita de Marte.
- Formuló las leyes del movimiento de los planetas en órbitas elípticas alrededor del sol.
- Observó la supernova SN 1604 en la Vía Láctea a la que más tarde se le llamaría la estrella de Kepler. Esto proporcionaba evidencias de que el universo no era estático. No se ha podido observar ninguna otra supernova en nuestra galaxia, fuera de ella sí.
Issac Newton
- Se le atribuye junto con Gottfried Leibniz el crédito por el desarrollo del cálculo integral y diferencial.
- Desarrolló el teorema del binomio.
- Formuló las leyes del movimiento también conocidas como las leyes de Newton; son la base de la mecánica.
- Realizó la ley de la gravitación universal.
- Desarrolló la teoría corpuscular de la luz.
- Construyó el telescopio reflector, también conocido como telescopio newtoniano.
Albert Einstein
- Describió el efecto fotoeléctrico.
- Postuló la teoría de la relatividad especial: muestra la equivalencia entre masa y energía. Y elimina la idea de que el tiempo es absoluto. El tiempo es relativo y depende del observador.
- Desarrolló la teoría de la relatividad general: esta teoría reformula la teoría de la gravedad de Newton. La gravedad pasa de ser una fuerza a ser una consecuencia de la deformación del espacio-tiempo por la presencia de una masa.
Stephen Hawking
- Estudió incesantemente los agujeros negros.
- Postuló que debido a los efectos cuánticos los agujeros negros deben emitir radiación, se le conoce como Radiación Hawking.
- Realizó estudios sobre el inicio del universo confirmando así la teoría del Big Bang de Georges Lemaître. Dijo que los agujeros negros son como el Big Bang pero al revés.
- Realizó muchos teoremas sobre las singularidades.
Fenomenos físicos
Los fenómenos o eventos físicos que dan a nuestro alrededor son explicados por la física. Esta grandiosa ciencia trata de explicar de manera objetiva y con fundamentos experimentales el funcionamiento de las cosas mediante diversas leyes y principios físicos. La física se basa en medir magnitudes como: longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. Uno de los sistemas de medidas con que podemos realizar mediciones es el sistema internacional de medidas (SI).
A continuación, te mostramos algunos ejemplos de situaciones donde podrás presenciar la física en toda su expresión.
- Un resorte que se deforma: un resorte es un material que puede deformarse hasta cierto límite y volver a su estado inicial sin sufrir un cambio permanente en su estructura. Esto es explicado por la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke.
- Un carro de carreras que va por una curva muy pronunciada (llamado también peralte): un carro puede ir por una pista de carreras y tomar una curva pronunciada sin accidentarse siempre y cuando no sobrepase los límites físicos y de diseños de ingeniería. Todo esto es explicado en la rama de la dinámica, especialmente por las leyes de newton.
- Dos objetos que caen desde la misma altura en el vació: los cuerpos caen a la misma velocidad, independientemente de su forma, composición y masa. Galileo Galilei postuló la ley de la caída libre que explica este fenómeno.
- Las subidas y bajadas de mareas: un objeto con mayor masa atrae a otro con menor masa, es el caso de la Tierra y la Luna. Por eso la luna se mantiene en órbita con la Tierra. Así aunque la atracción gravitacional de la luna se menor produce algunos efectos en nuestro planeta, como el de las mareas. Esto se explica mediante la ley de gravitación de Isaac Newton.
- El funcionamiento de un termómetro: este dispositivo se utiliza para medir la temperatura de un cuerpo o ambiente. Su funcionamiento se puede explicar a través de la ley cero de la termodinámica.
- La flotación de un barco: un barco puede flotar si es menos denso que el agua. Este puede estar construido de hierro y aun así flotar. Todo esto se explica el área de la hidrostática, especialmente por el principio de Arquímedes. Aquí amplían la explicación: Por qué flotan los barcos?
