Introducción a la Física/¿Que es la física?
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Título | |
| Cap. 1 | Área de estudio de la física |
| Cap. 2 | Ramas de la física |
| Cap. 3 | Modelación y experimentación |
| Cap. 4 | Actualidad en la física |
Esta lección ocupa es la número 1 de la sección: 1
La física es una ciencia fundamental pues se preocupa de estudiar hasta los más mínimos detalles del funcionamiento de nuestro universo. Desde el comportamiento de los átomos hasta el movimiento de los planetas. La física se sirve de las matemáticas como lenguaje para manejar grandes cantidades de información y razonamientos lógicos.
Desde siempre la humanidad ha sentido la curiosidad por explorar y comprender el mundo que le rodea, sin embargo, se dice que la física nace de la unión entre las matemáticas y la filosofía, adoptando el nombre de filosofía natural.
La física tiene entonces por objetivo obtener un conjunto de leyes matemáticas que describan el fenómeno estudiado y que se correspondan con la experiencia, es decir, con lo que observamos. Por tanto se deben poder hacer predicciones sobre el comportamiento de un sistema y además estas deben ser demostradas y reproducidas por cualquier científico de forma independiente.
Objetivos
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- Entender que es la física y de que ámbitos se ocupa.
- Motivar a los estudiantes interesados y animarles a completar el curso.
- Conocer los últimos avances de la ciencia moderna y las investigaciones en curso.
Área de estudio de la física
La física es la ciencia que estudia los fenómenos de la naturaleza. El término fenómeno en este caso representa cualquier modificación que experimenta la materia y la energía. Debido a que lidia con el cambio, se basa en la relación de causa y efecto. Ningún cambio tiene sentido si no se habla de tiempo. La física estudia la evolución de sistemas a lo largo del tiempo ya sea en un tiempo finito o a largo plazo. Se dedica a estudiar los problemas fundamentales de la naturaleza, y por lo mismo es la base de todas las demás ciencias. Todas las ciencias naturales han demostrado estar conectadas de algún modo con la física. Ejemplo de ello es la biofísica, la química física y la química cuántica que mezclan las disciplinas de la física, la química y la biología. También hay ejemplos fuera de las ciencias naturales como la econofísica la cual se preocupa por entender la economía utilizando las teorías físicas.
Los estudios de la física abarcan desde el movimiento de los objetos, la luz, el sonido, la electricidad, la manera en que se forman las estructuras atómicas y las fuerzas que las mantienen unidas. Algunas áreas de la física están muy desarrolladas ya que llevan muchos años siendo investigadas, como la mecánica clásica y el electromagnetísmo, con otras se puede tener la impresión de que apenas están generando predicciones. Esto es debido a la mala cobertura de los medios de comunicación respecto a estos temas ya que no son de interés general al resultar confusos para la mayoría de la población. Sin embargo, el avance de la ciencia crece exponencialmente.
En conclusión la física puede abarcar todas las áreas de las ciencias naturales e incluso ser aplicada a las ciencias sociales pero siempre desde un punto de vista fundamental, estrictamente lógico, matemáticamente respaldado y centrado en el cambio de un sistema y las partes que lo componen.
Ramas de la física
Las ramas de la física se resumen en la siguiente tabla:
| Rama | Objetivo | Investigaciones |
|---|---|---|
| Física Teórica | Estudio puramente matemático y filosófico de todas las áreas de la física | Teoría de cuerdas, Teoría M, Universo holográfico, Multiverso, Agujeros negros, Agujeros de gusano, supersimetría, superconductividad de alta temperatura, etc... |
| Astrofísica | Estudiar el cosmos, su comportamiento, su origen, como se forman y de que están hechos sus elementos | Materia oscura, ondas gravitacionales, exoplanetas, supertierras, Big Bang, Multiverso, agujeros negros, búsqueda de vida extraterrestre. |
| Física de partículas | Estudio de colisiones entre partículas para formar nuevas partículas. Descubrir nuevas partículas y comprobar el modelo estándar de física de partículas | Boson de Higgs, supersimetía, quarks, anti-materia, materia oscura. |
| Física aplicada | Encontrar y diseñar aplicaciones prácticas de los nuevos descubrimientos y mejorar la tecnología | Paneles solares, Aerogel, metamateriales, Fibras super resistentes. |
| Física de materiales | Fabricar nuevos materiales con propiedades especiales | crecimiento de materiales, mejora de paneles solares, semi-conductores. |
| Física de altas energías | Estudiar el comportamiento de la materia con alta energía | Fusión nuclear, fisión nuclear, Isla de la estabilidad. |
| Física de la materia condensada | Estudiar el comportamiento de la materia a bajas energías | Superconductividad, quantum dots, cristalización vs vitrificación, ordenador cuántico. |
| Biofísica | Hacer de puente entre la física y la biología, diseñar nuevas herramientas médicas, analizar la biología mediante métodos de la física y estudiar el cerebro humano estadísticamente | Redes neuronales, Resonancia magnética nuclear, fluorescencia, escaner PET, formación de patrones, estudio de poblaciones de células, terapias contra el cáncer, radiación. |
| Nanotecnología | Estudiar y controlar la materia a nanoescala (un millón de veces más pequeño que un milímetro) | Grafeno, fullerenos, nanotexturización de superficies, nanobots, mejora de paneles solares. |
| Fotónica | Estudiar la luz y controlar sus propiedades | óptica no lineal, láser, holografía, 3d sin gafas, metamateriales, fibra óptica. |
Son muchas más las investigaciones realizadas y que se están realizando actualmente. El objetivo es que el alumno se haga una idea general de los temas que se tocan en todas las ramas de la física. Cabe destacar que muchas ramas se complementan entre si. Hay una comunicación dinámica entre las disciplinas lo cual permite un avance mucho más rápido.