Las ramas de la física y sus campos de estudio

Amamos la ciencia y este es un sitio especial para difundir la física, en www.enfisica.com encontrarás contenido exclusivo relacionado con las ramas de la física, desde el estudio de fenómenos desarrollados por la física clásica como: la mecánica, termofísica, electricidad, etc. pasando por los fenómenos estudiados por la física moderna. Mejor ponte cómodo y empecemos a estudiar esta maravillosa rama del conocimiento humano.

Qué es la física

La física es una ciencia de tipo factual o empírica, pues estudia los fenómenos naturales del universo, busca descubrir las leyes que las rigen para ello hace uso de las matemáticas como lenguaje, usa el método científico para conseguir leyes que se cumplen en los diversos fenómenos físicos; de esta manera, la física nos permite entender, los fenómenos naturales que ocurren en nuestro entorno, para de este modo podamos aprovechar dichos conocimientos para el beneficio o solución a problemas del hombre.

La física es una ciencia de tipo factual o empírica, pues estudia los fenómenos naturales del universo, busca descubrir las leyes que las rigen para ello hace uso de las matemáticas como lenguaje, usa el método científico para conseguir leyes que se cumplen en los diversos fenómenos físicos; de esta manera, la física nos permite entender, los fenómenos naturales que ocurren en nuestro entorno, para de este modo podamos aprovechar dichos conocimientos para el beneficio o solución a problemas del hombre.

Cuando hablamos de fenómenos físicos, estamos refiriéndonos por ejemplo al movimiento, es un fenómeno que ocurre en la naturaleza o en nuestro entorno y es estudiada por la física mediante la cinemática. Otros ejemplos de fenómeno puede el calor, la electricidad, etc.

¿Cómo se divide la física?

Podemos dividir la física de varias maneras y desde diversos puntos de vista; por ejemplo si nos remontamos en la historia, podemos clasificar en física clásica y física moderna. En general, se considera que dentro de la física clásica se estudia varios fenómenos que podemos percibir a simple vista en nuestro entorno, mientras la física moderna se ocupa de fenómenos que generalmente escapan de nuestra simple percepción, esto y mucho más desarrollaremos con mayor detalle más adelante.

Por otro lado, también es posible dividir la física teniendo en cuenta las aplicaciones, sus objetos de estudio y entre otros criterios. Según sus aplicaciones podemos dividir la física en: física de sólidos, física nuclear, física del plasma, física de fluidos, etc.

A continuación conoceremos en que consiste la física clásica y la física moderna, cuales son los campos que se desarrolla y estudia en cada una de ellas y además de datos muy interesantes que estoy seguro, te van a encantar.

Física clásica

La física clásica se enfoca en el estudio de fenómenos que ocurren en nuestro entorno, los mismos que de alguna manera podemos percibir mediante nuestros sentidos; por ejemplo el movimiento es un fenómeno percibido por nuestra vista y la rama dentro de la física clásica que la estudia es la mecánica. De la misma manera ocurre con fenómenos como el sonido, esta es estudiada por la acústica; otro ejemplo sería el calor, este es percibido como aumento o disminución de temperatura. A continuación veamos cuales son los fenómenos tratados dentro de la física clásica.

Entre las leyes más conocidas dentro de la física clásica son: las leyes de Newton, las leyes de maxwell, las leyes de la termodinámica y entre otras.

Ramas dentro de la física clásica

  1. Mecánica: cinemática, estática, dinámica, gravitación, hidrostática, hidrodinámica.
  2. Movimiento ondulatorio: movimientos vibratorios, pulsos y ondas, interferencias de ondas, acústica.
  3. Óptica: óptica geométrica, óptica física.
  4. Termofísica: termometría, calorimetría, termodinámica, gases. Dilatación térmica.
  5. Electricidad: electrostática, electrodinámica, electromagnetismo.

Temas desarrollados de física clásica

A continuación tienes a disposición varios temas desarrollados que corresponden a la física clásica, a estos se irán sumando más temas de tal manera que puedas disponer de un amplio temario y así puedas facilitar tu aprendizaje del curso de física.

Análisis dimensional

Comenzaremos por el análisis dimensional; la física como ciencia hace uso de técnicas, mediciones, comparaciones de magnitudes, etc. para analizar y medir la cantidad o intensidad de los fenómenos que ocurren en la naturaleza; se debe a ello la importancia de empezar entendiendo y conociendo que y cuales son las magnitudes que existen, su clasificación y las propiedades que se cumplen en el análisis de dimensiones, así como las unidades que poseen.

Análisis vectorial

En análisis vectorial estudiaremos todo sobre los vectores, qué son, cómo se utilizan en física, las propiedades que se cumplen y las operaciones que se presentan entre vectores.

Ahora aprenderemos las operaciones de suma y diferencia de vectores, aunque hablando de operaciones deberíamos denominarlas como adición y sustracción, dos operaciones bastante básicas que se pueden realizar con vectores,…

Ahora desarrollaremos todo sobre el producto punto de vectores o también conocida como producto interno, básicamente se trata de una operación entre vectores cuyo resultado es un número, es decir…

Ahora aprenderemos todo sobre el producto cruz de dos vectores o también conocido como producto vectorial, se trata de una operación vectorial y hoy aprenderemos en qué consiste, su interpretación…

Cinemática

La cinemática es la rama dentro de la física clásica que se ocupa de estudiar el movimiento, sus elementos, las propiedades, condiciones que se cumplen, así como las ecuaciones de movimiento que rigen el movimiento de un cuerpo en diversas circunstancias, como pueden ser movimientos rectos, acelerados, desacelerados, como el tiro vertical y caída libre, además de movimientos compuestos como el tiro parabólico y entre otros más.

Ahora aprenderemos todo sobre el movimiento rectilíneo uniforme, uno de los tipos de movimiento más simples que se estudia en física; veremos de qué se trata, cuales son sus características…

Ahora desarrollaremos todo sobre el movimiento rectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V), se trata de un tipo de movimiento simple, donde interviene la aceleración ya sea positiva o negativa; veamos de qué…

Ahora aprenderemos todo sobre la caída libre y el tiro vertical, un tipo de movimiento que experimentan los cuerpos cuando son lanzados verticalmente o caen por acción de la gravedad …

Veamos todo sobre el movimiento parabólico en física, ahora desarrollaremos y analizaremos con gran detalle los distintos tipos de movimiento parabólico, empezaremos aprendiendo que es y cómo se presenta, cuales…

Fenómenos térmicos

En esta parte estudiaremos lo relacionado con los fenómenos que implican transferencia de calor, como se mide, cuales son las unidades de medida para la temperatura, como así el calor se transfiere de un cuerpo a otro, los fenómenos relacionados con la dilatación y contracción de las dimensiones de un material debido a cambios de temperatura y también la termodinámica, las leyes de la termodinámica, algo de máquinas térmicas y mucho más.

Ahora estudiaremos la termometría, esta parte de la física se ocupa de estudiar las mediciones temperatura, así como las escalas empleadas para su medición. Qué es la temperatura La temperatura…

Ahora desarrollaremos la dilatación en física, un fenómeno físico que ocurre por efecto del calor. Estudiaremos desde el punto de vista de la física, como ocurre la dilatación de materiales…

Ahora nos enfocaremos en estudiar el tema de calorimetría en física, básicamente desarrollaremos los conceptos de calorimetría, calor, equilibrio térmico, transferencia de calor, cambios de fase y además de los…

Ahora nos enfocaremos en desarrollar y aprender la termodinámica, una rama de la física que nos llevará de viaje por fascinante mundo del calor, estudiaremos el calor en movimiento, como…

Fenómenos eléctricos

También estudiaremos los fenómenos relacionados con la electricidad, entenderemos el comportamiento de las cargas eléctricas estáticas mediante la electrostática, desarrollaremos las propiedades, condiciones, sus cualidades, las interacciones que se presentan, así como también desarrollaremos las cargas en movimiento o electrodinámica.

Ahora estudiaremos la electrostática, qué es la electrostática, cuál es su objeto de estudio, así como las propiedades electrostáticas que poseen los materiales, las leyes que cumplen los cuerpos eléctricamente…

Ahora estudiaremos y desarrollaremos todo sobre el campo eléctrico en física, qué es el campo eléctrico, cómo se da en contexto de carga positiva o negativa, cuáles son sus características,…

Física moderna

La física Módena nace porque ciertos fenómenos como el famoso movimiento de electrones en un átomo y entre otras, no cumplían con las leyes establecida en la física clásica. Antes del año 1900, las leyes de Newton se cumplían en el estudio de fenómenos mecánicos; por otro lado, las ecuaciones de Maxwell funcionaban en electromagnetismo; las leyes de la termodinámica y la teoría cinética molecular de los gases cumplían, describían y explicaban adecuadamente estos fenómenos físicos.

Sin embargo cuando Thomson descubrió a los electrones (1897), las leyes que se establecieron en la física clásica, resultaba que no se cumplían ni explicaban el movimiento de electrones dentro de un átomo. Justo para entonces en 1900 el físico alemán Max Planck se encontraba estudiando la emisión y absorción de energía de un cuerpo negro, encontró y propuso que las moléculas emiten o absorben energía en forma discontinua, en paquetes pequeños y discretos llamados “cuantos” o “fotones” y no de forma continua, de esta manera las observaciones podían coincidir con la teoría. Este hecho hace que nazca la teoría Cuántica de Planck y con ella la Física Moderna, la misma que estudia los fenómenos que ocurren en los átomos o a escala de la estructura molecular.

La teoría de la relatividad de Einstein, propuesto en 1905, es otra teoría que se sumó y revolucionó la mecánica. Surge debido a que las leyes de Newton no describen los movimientos que implican velocidades aproximadas o comparables con la velocidad de la luz (300 000 km/s).

¿De qué se ocupa la física?

Como podemos apreciar, la física es una ciencia natural bastante amplia, está formada por varias ramas, las mismas que se enfocan en el estudio de un fenómeno físico específico, de tal manera que puedan ser adecuadamente tratados, analizados, encontrándose así las leyes que las rigen, con el objetivo de aplicarlos en la solución a problemas y satisfacción de las necesidades humanas y la sociedad. A continuación conozcamos estas ramas, muchas de las cuales ya mencionamos dentro de la física clásica y moderna, sin embargo, no está demás mencionarlas, en este caso, directamente como parte de las ramas de la física.

Ramas de la física

  • Mecánica.- Estudia  los fenómenos mecánicos como el movimiento de partículas, de cuerpos rígidos y también el movimiento de fluidos, es decir dentro de la mecánica están: la cinemática, estática, dinámica, hidrostática, hidrodinámica, etc. La mecánica también incluye el estudio de las ondas mecánicas como el sonido.
  • Termodinámica.- Esta es una de las ramas de la física que se enfoca en estudiar los fenómenos que implican intercambio o transferencia de calor, estudia las leyes que rigen los procesos de transformación de la energía térmica en otras formas de energía.  
  • Física molecular.- La materia está formada por gran cantidad de moléculas que se encuentran moviéndose e interactuando entre ellas; la física molecular estudia las propiedades de la materia tomando en cuenta dichas moléculas. .
  • Electricidad y electromagnetismo.- tanto la electricidad como el electromagnetismo son fenómenos de la misma naturaleza, la física estudia el comportamiento de la electricidad en los cuerpos, tanto a la energía eléctrica estática como en movimiento, describe las leyes y propiedades que cumplen las cargas eléctricas en diversos contextos. Por otro lado también estudia el comportamiento de las ondas electromagnéticas.
  • Óptica.- La óptica estudia la propagación, el comportamiento y los fenómenos que experimenta la luz, tales como la reflexión, refracción, etc. dentro de esta rama se estudia la óptica geométrica, los lentes así como los fenómenos que experimenta la luz de acuerdo a los contextos a las que es sometida.

Campos de estudio de la física actual

Actualmente la física se encuentra estudiando diversos fenómenos que ocurren en nuestro entorno y en otros casos en entornos de prueba. Desde que se cuenta con la teoría cuántica y la relatividad, las forma de ver y estudiar ciertos fenómenos han cambiado, esto hace que sea necesarias el surgimiento de nuevas ramas que puedan encargarse de estudiar dichos fenómenos adecuadamente.

  • Mecánica cuántica.- La mecánica cuántica se enfoca en el estudio de los fenómenos que ocurren a escala atómica, dentro de moléculas, átomos y núcleos, un mundo extremadamente pequeño.
  • Física atómica.- estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos, incluye a los iones así como los átomos neutros y a cualquier otra partícula que sea considerada parte de los átomos. Estudia la estructura y las propiedades del átomo, las características de los electrones y otras partículas elementales de qué se compone el átomo.
  • Física nuclear.- estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. Esta rama es conocida por la mayoría por sus aportes en el aprovechamiento de energías nucleares, centrales nucleares, armas nucleares y entre otras.
  • Física de partículas.- Estudia, describe y clasifica las partículas existentes en el átomo, desde hace mucho tiempo se vienen descubriendo diversas partículas cada vez más pequeñas. Hoy se usa el modelo estándar para describir la materia que constituye el universo y sus interacciones. De acuerdo a ella, existen 6 tipos de quarks, 6 tipos de leptones y 4 tipos de bosones. Estas partículas están divididas en dos: los bosones y los fermiones.
  • Física del estado sólido.- Estudia las propiedades físicas de los materiales sólidos, para ello hace uso de disciplinas tales como la mecánica cuántica, la cristalografía, el electromagnetismo y la metalurgia física. Forma la base teórica de la ciencia de materiales y su desarrollo ha sido muy importante en el campo de las aplicaciones tecnológicas de microelectrónica al hacer posible el desarrollo de transistores y materiales semiconductores.
  • Criogenia.- Se considera como la criogenia al conjunto de técnicas empleadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno (-195,79 grados centígrados) o incluso a temperatura mucho más bajas, por ejemplo a temperatura de ebullición del helio (-268,93 grados centígrados). Esta rama estudia el comportamiento de materiales a temperaturas extremadamente bajas.
  • Física del plasma.- Estudia el comportamiento de los gases altamente ionizados, es decir cargados eléctricamente, el plasma es una de las sustancias que más abunda en el universo, pues está presente en (sol, estrellas, etc.). Una de las características del plasma es que puede ser manipulada fácilmente por campos magnéticos y también podemos destacar que es conductor eléctrico.