la
fsica
(del
lat.
physica,
y
este
del
gr.
neutro
plural
de,
"naturaleza")
es
la
ciencia
natural
que
estudia
las
propiedades
y
el
comportamiento
de
la
energa
y
la
materia
(como
tambin
cualquier
cambio
en
ella
que
no
altere
la
naturaleza
de
la
misma),
as
como
al
tiempo,
el
espacio
y
las
interacciones
de
estos
cuatro
conceptos
entre
s.
la
fsica
es
una
de
las
ms
antiguas
disciplinas
acadmicas,
tal
vez
la
ms
antigua,
ya
que
la
astronoma
es
una
de
sus
disciplinas.
en
los
ltimos
dos
milenios,
la
fsica
fue
considerada
dentro
de
lo
que
ahora
llamamos
filosofa,
qumica,
y
ciertas
ramas
de
la
matemtica
y
la
biologa,
pero
durante
la
revolucin
cientfica
en
el
siglo
surgi
para
convertirse
en
una
ciencia
moderna,
nica
por
derecho
propio.
sin
embargo,
en
algunas
esferas
como
la
fsica
matemtica
y
la
qumica
cuntica,
los
lmites
de
la
fsica
siguen
siendo
difciles
de
distinguir.
el
rea
se
orienta
al
desarrollo
de
competencias
de
una
cultura
cientfica,
para
comprender
nuestro
mundo
fsico,
viviente
y
lograr
actuar
en
l
tomando
en
cuenta
su
proceso
cognitivo,
su
protagonismo
en
el
saber
y
hacer
cientfico
y
tecnolgico,
como
el
conocer,
teorizar,
sistematizar
y
evaluar
sus
actos
dentro
de
la
sociedad.
de
esta
manera,
contribuimos
a
la
conservacin
y
preservacin
de
los
recursos,
mediante
la
toma
de
conciencia
y
una
participacin
efectiva
y
sostenida.
la
fsica
es
significativa
e
influyente,
no
slo
debido
a
que
los
avances
en
la
comprensin
a
menudo
se
han
traducido
en
nuevas
tecnologas,
sino
tambin
a
que
las
nuevas
ideas
en
la
fsica
resuenan
con
las
dems
ciencias,
las
matemticas
y
la
filosofa.
la
fsica
no
es
slo
una
ciencia
terica;
es
tambin
una
ciencia
experimental.
como
toda
ciencia,
busca
que
sus
conclusiones
puedan
ser
verificables
mediante
experimentos
y
que
la
teora
pueda
realizar
predicciones
de
experimentos
futuros.
dada
la
amplitud
del
campo
de
estudio
de
la
fsica,
as
como
su
desarrollo
histrico
en
relacin
a
otras
ciencias,
se
la
puede
considerar
la
ciencia
fundamental
o
central,
ya
que
incluye
dentro
de
su
campo
de
estudio
a
la
qumica,
la
biologa
y
la
electrnica,
adems
de
explicar
sus
fenmenos.
la
fsica,
en
su
intento
de
describir
los
fenmenos
naturales
con
exactitud
y
veracidad,
ha
llegado
a
lmites
impensables:
el
conocimiento
actual
abarca
la
descripcin
de
partculas
fundamentales
microscpicas,
el
nacimiento
de
las
estrellas
en
el
universo
e
incluso
conocer
con
una
gran
probabilidad
lo
que
aconteci
en
los
primeros
instantes
del
nacimiento
de
nuestro
universo,
por
citar
unos
pocos
campos.
esta
tarea
comenz
hace
ms
de
dos
mil
aos
con
los
primeros
trabajos
de
filsofos
griegos
como
demcrito,
eratstenes,
aristarco,
epicuro
o
aristteles,
y
fue
continuada
despus
por
cientficos
como
galileo
galilei,
isaac
newton,
leonhard
euler,
joseph
louis
de
lagrange,
michael
faraday,
william
rowan
hamilton,
rudolf
clausius,
james
clerk
maxwell,
hendrik
antoon
lorentz,
albert
einstein,
niels
bohr,
max
planck,
werner
heisenberg,
paul
dirac,
richard
feynman
y
stephen
hawking,
entre
muchos
otros.
se
conoce
que
la
mayora
de
las
civilizaciones
de
la
antigedad
trataron
desde
un
principio
de
explicar
el
funcionamiento
de
su
entorno;
miraban
las
estrellas
y
pensaban
cmo
ellas
podan
regir
su
mundo.
esto
llev
a
muchas
interpretaciones
de
carcter
ms
filosfico
que
fsico;
no
en
vano
en
esos
momentos
a
la
fsica
se
le
llamaba
filosofa
natural.
muchos
filsofos
se
encuentran
en
el
desarrollo
primigenio
de
la
fsica,
como
aristteles,
tales
de
mileto
o
demcrito,
por
ser
los
primeros
en
tratar
de
buscar
algn
tipo
de
explicacin
a
los
fenmenos
que
les
rodeaban.
a
pesar
de
que
las
teoras
descriptivas
del
universo
que
dejaron
estos
pensadores
eran
erradas,
estas
tuvieron
validez
por
mucho
tiempo,
casi
dos
mil
aos,
en
parte
por
la
aceptacin
de
la
iglesia
catlica
de
varios
de
sus
preceptos,
como
la
teora
geocntrica
o
las
tesis
de
aristteles.
esta
etapa,
denominada
oscurantismo
en
la
ciencia,
termina
cuando
nicols
coprnico,
considerado
padre
de
la
astronoma
moderna,
recibe
la
primera
copia
de
su
de
revolutionibus
orbium
coelestium.
a
pesar
de
que
coprnico
fue
el
primero
en
formular
teoras
plausibles,
es
otro
personaje
al
cual
se
le
considera
el
padre
de
la
fsica
como
la
conocemos
ahora.
un
catedrtico
de
matemticas
de
la
universidad
de
pisa
a
finales
del
siglo
cambiara
la
historia
de
la
ciencia,
empleando
por
primera
vez
experimentos
para
comprobar
sus
aseveraciones:
galileo
galilei.
mediante
el
uso
del
telescopio
para
observar
el
firmamento
y
sus
trabajos
en
planos
inclinados,
galileo
emple
por
primera
vez
el
mtodo
cientfico
y
lleg
a
conclusiones
capaces
de
ser
verificadas.
a
sus
trabajos
se
les
unieron
grandes
contribuciones
por
parte
de
otros
cientficos
como
johannes
kepler,
blaise
pascal
y
christian
huygens.
posteriormente,
en
el
siglo,
un
cientfico
ingls
rene
las
ideas
de
galileo
y
kepler
en
un
solo
trabajo,
unifica
las
ideas
del
movimiento
celeste
y
las
de
los
movimientos
en
la
tierra
en
lo
que
l
llam
gravedad.
en,
isaac
newton,
en
su
obra
philosophiae
naturalis
principia
mathematica,
formul
los
tres
principios
del
movimiento
y
una
cuarta
ley
de
la
gravitacin
universal,
que
transformaron
por
completo
el
mundo
fsico;
todos
los
fenmenos
podan
ser
vistos
de
una
manera
mecnica.
el
trabajo
de
newton
en
este
campo
perdura
hasta
la
actualidad;
todos
los
fenmenos
macroscpicos
pueden
ser
descritos
de
acuerdo
a
sus
tres
leyes.
por
eso
durante
el
resto
de
ese
siglo
y
el
posterior
siglo
todas
las
investigaciones
se
basaron
en
sus
ideas.
de
ah
que
se
desarrollaron
otras
disciplinas,
como
la
termodinmica,
la
ptica,
la
mecnica
de
fluidos
y
la
mecnica
estadstica.
los
conocidos
trabajos
de
daniel
bernoulli,
robert
boyle
y
robert
hooke,
entre
otros,
pertenecen
a
esta
poca.
en
el
siglo
se
producen
avances
fundamentales
en
la
electricidad
y
el
magnetismo,
principalmente
de
la
mano
de
charles
augustin
de
coulomb,
luigi
galvani,
michael
faraday
y
georg
simon
ohm,
que
culminaron
en
el
trabajo
de
james
clerk
maxwell
de,
que
logr
la
unificacin
de
ambas
ramas
en
el
llamado
electromagnetismo.
adems,
se
producen
los
primeros
descubrimientos
sobre
radiactividad
y
el
descubrimiento
del
electrn
por
parte
de
joseph
john
thomson
en.
durante
el
siglo,
la
fsica
se
desarroll
plenamente.
en,
hantar
nagaoka
haba
propuesto
el
primer
modelo
del
tomo,
el
cual
fue
confirmado
en
parte
por
ernest
rutherford
en,
aunque
ambos
planteamientos
seran
despus
sustituidos
por
el
modelo
atmico
de
bohr,
de.
en,
einstein
formul
la
teora
de
la
relatividad
especial,
la
cual
coincide
con
las
leyes
de
newton
cuando
los
fenmenos
se
desarrollan
a
velocidades
pequeas
comparadas
con
la
velocidad
de
la
luz.
en
extendi
la
teora
de
la
relatividad
especial,
formulando
la
teora
de
la
relatividad
general,
la
cual
sustituye
a
la
ley
de
gravitacin
de
newton
y
la
comprende
en
los
casos
de
masas
pequeas.
max
planck,
albert
einstein,
niels
bohr
y
otros,
desarrollaron
la
teora
cuntica,
a
fin
de
explicar
resultados
experimentales
anmalos
sobre
la
radiacin
de
los
cuerpos.
en,
ernest
rutherford
dedujo
la
existencia
de
un
ncleo
atmico
cargado
positivamente,
a
partir
de
experiencias
de
dispersin
de
partculas.
en
werner
heisenberg,
y
en
erwin
schrdinger
y
paul
adrien
maurice
dirac,
formularon
la
mecnica
cuntica,
la
cual
comprende
las
teoras
cunticas
precedentes
y
suministra
las
herramientas
tericas
para
la
fsica
de
la
materia
condensada.
posteriormente
se
formul
la
teora
cuntica
de
campos,
para
extender
la
mecnica
cuntica
de
acuerdo
con
la
teora
de
la
relatividad
especial,
alcanzando
su
forma
moderna
a
finales
de
los,
gracias
al
trabajo
de
richard
feynman,
julian
schwinger,
tomonaga
y
freeman
dyson,
que
formularon
la
teora
de
la
electrodinmica
cuntica.
esta
teora
form
la
base
para
el
desarrollo
de
la
fsica
de
partculas.
en,
chen
ning
yang
y
robert
mills
desarrollaron
las
bases
del
modelo
estndar.
este
modelo
se
complet
en
los
aos,
y
con
l
fue
posible
predecir
las
propiedades
de
partculas
no
observadas
previamente,
pero
que
fueron
descubiertas
sucesivamente,
siendo
la
ltima
de
ellas
el
quark
top.
los
intentos
de
unificar
las
cuatro
interacciones
fundamentales
han
llevado
a
los
fsicos
a
nuevos
campos
impensables.
las
dos
teoras
ms
aceptadas,
la
mecnica
cuntica
y
la
relatividad
general,
que
son
capaces
de
describir
con
gran
exactitud
el
macro
y
el
micromundo,
parecen
incompatibles
cuando
se
las
quiere
ver
desde
un
mismo
punto
de
vista.
por
eso
se
han
formulado
nuevas
teoras,
como
la
super
gravedad
o
la
teora
de
cuerdas,
donde
se
centran
las
investigaciones
a
inicios
del
siglo.
teoras
centrales
la
fsica,
en
su
bsqueda
de
describir
la
verdad
ltima
de
la
naturaleza,
tiene
varias
bifurcaciones,
las
cuales
podran
agruparse
en
cinco
teoras
principales:
la
mecnica
clsica,
que
describe
el
movimiento
macroscpico;
el
electromagnetismo,
que
describe
los
fenmenos
electromagnticos
como
la
luz;
la
relatividad,
formulada
por
einstein,
que
describe
el
espacio
tiempo
y
la
interaccin
gravitatoria;
la
termodinmica,
que
describe
los
fenmenos
moleculares
y
de
intercambio
de
calor;
y,
finalmente,
la
mecnica
cuntica,
que
describe
el
comportamiento
del
mundo
atmico.
mecnica
clsica
se
conoce
como
mecnica
clsica
a
la
descripcin
del
movimiento
de
cuerpos
macroscpicos
a
velocidades
muy
pequeas
en
comparacin
con
la
velocidad
de
la
luz.
existen
dos
tipos
de
formulaciones
de
esta
mecnica,
conocidas
como
mecnica
newtoniana
y
mecnica
analtica.
la
mecnica
newtoniana,
como
su
nombre
indica,
lleva
intrnsecos
los
preceptos
de
newton.
a
partir
de
las
tres
ecuaciones
formuladas
por
newton
y
mediante
el
clculo
diferencial
e
integral,
se
llega
a
una
muy
exacta
aproximacin
de
los
fenmenos
fsicos.
esta
formulacin
tambin
es
conocida
como
mecnica
vectorial,
y
es
debido
a
que
a
varias
magnitudes
se
les
debe
definir
su
vector
en
un
sistema
de
referencia
inercial
privilegiado.
la
mecnica
analtica
es
una
formulacin
matemtica
abstracta
sobre
la
mecnica;
nos
permite
desligarnos
de
esos
sistemas
de
referencia
privilegiados
y
tener
conceptos
ms
generales
al
momento
de
describir
un
movimiento
con
el
uso
del
clculo
de
variaciones.
existen
dos
formulaciones
equivalentes:
la
llamada
mecnica
lagrangiana
es
una
reformulacin
de
la
mecnica
realizada
por
joseph
louis
lagrange
que
se
basa
en
la
ahora
llamada
ecuacin
de
euler
lagrange
(ecuaciones
diferenciales
de
segundo
orden)
y
el
principio
de
mnima
accin;
la
otra,
llamada
mecnica
hamiltoniana,
es
una
reformulacin
ms
terica
basada
en
una
funcional
llamada
hamiltoniano
realizada
por
william
hamilton.
en
ltima
instancia
las
dos
son
equivalentes.
en
la
mecnica
clsica
en
general
se
tienen
tres
aspectos
invariantes:
el
tiempo
es
absoluto,
la
naturaleza
realiza
de
forma
espontnea
la
mnima
accin
y
la
concepcin
de
un
universo
determinado.
el
electromagnetismo
describe
la
interaccin
de
partculas
cargadas
con
campos
elctricos
y
magnticos.
se
puede
dividir
en
electrosttica,
el
estudio
de
las
interacciones
entre
cargas
en
reposo,
y
la
electrodinmica,
el
estudio
de
las
interacciones
entre
cargas
en
movimiento
y
la
radiacin.
la
teora
clsica
del
electromagnetismo
se
basa
en
la
fuerza
de
lorentz
y
en
las
ecuaciones
de
maxwell.
la
electrosttica
es
el
estudio
de
los
fenmenos
asociados
a
los
cuerpos
cargados
en
reposo.
como
se
describe
por
la
ley
de
coulomb,
estos
cuerpos
ejercen
fuerzas
entre
s.
su
comportamiento
se
puede
analizar
en
trminos
de
la
idea
de
un
campo
elctrico
que
rodea
cualquier
cuerpo
cargado,
de
manera
que
otro
cuerpo
cargado
colocado
dentro
del
campo
estar
sujeto
a
una
fuerza
proporcional
a
la
magnitud
de
su
carga
y
de
la
magnitud
del
campo
en
su
ubicacin.
el
que
la
fuerza
sea
atractiva
o
repulsiva
depende
de
la
polaridad
de
la
carga.
la
electrosttica
tiene
muchas
aplicaciones,
que
van
desde
el
anlisis
de
fenmenos
como
tormentas
elctricas
hasta
el
estudio
del
comportamiento
de
los
tubos
electrnicos.
la
electrodinmica
es
el
estudio
de
los
fenmenos
asociados
a
los
cuerpos
cargados
en
movimiento
y
a
los
campos
elctricos
y
magnticos
variables.
dado
que
una
carga
en
movimiento
produce
un
campo
magntico,
la
electrodinmica
se
refiere
a
efectos
tales
como
el
magnetismo,
la
radiacin
electromagntica,
y
la
induccin
electromagntica,
incluyendo
las
aplicaciones
prcticas,
tales
como
el
generador
elctrico
y
el
motor
elctrico.
esta
rea
de
la
electrodinmica,
conocida
como
electrodinmica
clsica,
fue
sistemticamente
explicada
por
james
clerk
maxwell,
y
las
ecuaciones
de
maxwell
describen
los
fenmenos
de
esta
rea
con
gran
generalidad.
una
novedad
desarrollada
ms
reciente
es
la
electrodinmica
cuntica,
que
incorpora
las
leyes
de
la
teora
cuntica
a
fin
de
explicar
la
interaccin
de
la
radiacin
electromagntica
con
la
materia.
paul
dirac,
heisenberg
y
wolfgang
pauli
fueron
pioneros
en
la
formulacin
de
la
electrodinmica
cuntica.
la
electrodinmica
es
inherentemente
relativista
y
da
unas
correcciones
que
se
introducen
en
la
descripcin
de
los
movimientos
de
las
partculas
cargadas
cuando
sus
velocidades
se
acercan
a
la
velocidad
de
la
luz.
se
aplica
a
los
fenmenos
involucrados
con
aceleradores
de
partculas
y
con
tubos
electrnicos
funcionando
a
altas
tensiones
y
corrientes.
el
electromagnetismo
abarca
diversos
fenmenos
del
mundo
real
como
por
ejemplo,
la
luz.
la
luz
es
un
campo
electromagntico
oscilante
que
se
irradia
desde
partculas
cargadas
aceleradas.
aparte
de
la
gravedad,
la
mayora
de
las
fuerzas
en
la
experiencia
cotidiana
son
consecuencia
de
electromagnetismo.
los
principios
del
electromagnetismo
encuentran
aplicaciones
en
diversas
disciplinas
afines,
tales
como
las
microondas,
antenas,
mquinas
elctricas,
comunicaciones
por
satlite,
bioelectro
magnetismo,
plasmas,
investigacin
nuclear,
la
fibra
ptica,
la
interferencia
y
la
compatibilidad
electromagnticas,
la
conversin
de
energa
electromecnica,
la
meteorologa
por
radar,
y
la
observacin
remota.
los
dispositivos
electromagnticos
incluyen
transformadores,
rels,
radio,
telfonos,
motores
elctricos,
lneas
de
transmisin,
guas
de
onda,
fibras
pticas
y
lseres.
la
relatividad
es
la
teora
formulada
principalmente
por
albert
einstein
a
principios
del
siglo,
y
se
divide
en
dos
cuerpos
de
investigacin:
la
relatividad
especial
y
la
relatividad
general.
en
la
teora
de
la
relatividad
especial,
einstein,
lorentz
y
minkowski,
entre
otros,
unificaron
los
conceptos
de
espacio
y
tiempo,
en
un
ramado
tetradimensional
al
que
se
le
denomin
espacio
tiempo.
la
relatividad
especial
fue
una
teora
revolucionaria
para
su
poca,
con
la
que
el
tiempo
absoluto
de
newton
qued
relegado
y
conceptos
como
la
invariabilidad
en
la
velocidad
de
la
luz,
la
dilatacin
del
tiempo,
la
contraccin
de
la
longitud
y
la
equivalencia
entre
masa
y
energa
fueron
introducidos.
adems,
con
las
formulaciones
de
la
relatividad
especial,
las
leyes
de
la
fsica
son
invariantes
en
todos
los
sistemas
de
referencia
inerciales;
como
consecuencia
matemtica,
se
encuentra
como
lmite
superior
de
velocidad
a
la
de
la
luz
y
se
elimina
la
causalidad
determinista
que
tena
la
fsica
hasta
entonces.
hay
que
indicar
que
las
leyes
del
movimiento
de
newton
son
un
caso
particular
de
esta
teora
donde
la
masa,
al
viajar
a
velocidades
muy
pequeas,
no
experimenta
variacin
alguna
en
longitud
ni
se
transforma
en
energa,
y
al
tiempo
se
le
puede
considerar
absoluto.
por
otro
lado,
la
relatividad
general
estudia
la
interaccin
gravitatoria
como
una
deformacin
en
la
geometra
del
espacio
tiempo.
en
esta
teora
se
introducen
los
conceptos
de
la
curvatura
del
espacio
tiempo
como
la
causa
de
la
interaccin
gravitatoria,
el
principio
de
equivalencia
que
dice
que
para
todos
los
observadores
locales
inerciales
las
leyes
de
la
relatividad
especial
son
invariantes
y
la
introduccin
del
movimiento
de
un
partcula
por
lneas
geodsicas.
la
relatividad
general
no
es
la
nica
teora
que
describe
la
atraccin
gravitatoria,
pero
es
la
que
ms
datos
relevantes
comprobables
ha
encontrado.
anteriormente,
a
la
interaccin
gravitatoria
se
la
describa
matemticamente
por
medio
de
una
distribucin
de
masas,
pero
en
esta
teora
no
solo
la
masa
percibe
esta
interaccin,
sino
tambin
la
energa,
mediante
la
curvatura
del
espacio
tiempo,
y
es
por
eso
que
se
necesita
otro
lenguaje
matemtico
para
poder
describirla,
el
clculo
tensorial.
muchos
fenmenos,
como
la
curvatura
de
la
luz
por
accin
de
la
gravedad
y
la
desviacin
en
la
rbita
de
mercurio,
son
perfectamente
predichos
por
esta
formulacin.
la
relatividad
general
tambin
abri
otro
campo
de
investigacin
en
la
fsica,
conocido
como
cosmologa,
y
es
ampliamente
utilizado
en
la
astrofsica.
la
termodinmica
trata
los
procesos
de
transferencia
de
calor,
que
es
una
de
las
formas
de
energa,
y
cmo
se
puede
realizar
un
trabajo
con
ella.
en
esta
rea
se
describe
cmo
la
materia
en
cualquiera
de
sus
fases
(slido,
lquido,
gaseoso)
va
transformndose.
desde
un
punto
de
vista
macroscpico
de
la
materia,
se
estudia
como
sta
reacciona
a
cambios
en
su
volumen,
presin
y
temperatura,
entre
otras
magnitudes.
la
termodinmica
se
basa
en
cuatro
leyes
principales:
el
equilibrio
termodinmico
(o
ley
cero),
el
principio
de
conservacin
de
la
energa
(primera
ley),
el
aumento
temporal
de
la
entropa
(segunda
ley)
y
la
imposibilidad
del
cero
absoluto
(tercera
ley).
una
consecuencia
de
la
termodinmica
es
lo
que
hoy
se
conoce
como
mecnica
estadstica.
esta
rama
estudia,
al
igual
que
la
termodinmica,
los
procesos
de
transferencia
de
calor,
pero,
al
contrario
a
la
anterior,
desde
un
punto
de
vista
molecular.
la
materia,
como
se
conoce,
est
compuesta
por
molculas,
y
el
conocer
el
comportamiento
de
una
sola
de
sus
molculas
nos
lleva
a
medidas
errneas.
es
por
eso
que
se
debe
tratar
como
un
conjunto
de
elementos
caticos
o
aleatorios,
y
se
utiliza
el
lenguaje
estadstico
y
consideraciones
mecnicas
para
describir
comportamientos
macroscpicos
de
este
conjunto
molecular
microscpico.
mecnica
cuntica
esquema
de
una
funcin
de
onda
monoelectrnica
u
orbital
en
tres
dimensiones.
la
mecnica
cuntica
es
la
rama
de
la
fsica
que
trata
los
sistemas
atmicos
y
subatmicos,
y
sus
interacciones
con
la
radiacin
electromagntica,
en
trminos
de
cantidades
observables.
se
basa
en
la
observacin
de
que
todas
las
formas
de
energa
se
liberan
en
unidades
discretas
o
paquetes
llamados
cuantos.
sorprendentemente,
la
teora
cuntica
slo
permite
normalmente
clculos
probabilsticos
o
estadsticos
de
las
caractersticas
observadas
de
las
partculas
elementales,
entendidos
en
trminos
de
funciones
de
onda.
la
ecuacin
de
desempea
el
papel
en
la
mecnica
cuntica
que
las
leyes
de
newton
y
la
conservacin
de
la
energa
hacen
en
la
mecnica
clsica.
es
decir,
la
prediccin
del
comportamiento
futuro
de
un
sistema
dinmico,
y
es
una
ecuacin
de
onda
en
trminos
de
una
funcin
de
onda
la
que
predice
analticamente
la
probabilidad
precisa
de
los
eventos
o
resultados.
en
teoras
anteriores
de
la
fsica
clsica,
la
energa
era
tratada
nicamente
como
un
fenmeno
continuo,
en
tanto
que
la
materia
se
supone
que
ocupa
una
regin
muy
concreta
del
espacio
y
que
se
mueve
de
manera
continua.
segn
la
teora
cuntica,
la
energa
se
emite
y
se
absorbe
en
cantidades
discretas
y
minsculas.
un
paquete
individual
de
energa.