¿Qué es la física? La física es, entre todas las ciencias naturales, la más general y ambiciosa: intenta explicar, sobre la base de la menor cantidad de principios, todos los fenómenos del universo.

¿Qué es la ciencia? Es el conocimiento cierto de las cosas, por sus principios y causas. Proviene del latín scenta, que significa “conocimiento”.

Las ramas de la física: La física trata de discutir la estructura básica del universo, describir todos los fenómenos observables en términos de unos pocos principios fundamentales. Podemos dividir la física en varias ramas:

Física de partículas

Estudia la estructura más elemental de la materia, como están formadas las partículas más pequeñas e indivisibles. Términos: quarks, neutritos, fotones, gravitones, leptones, muones, cromodinámica cuántica.

Astrofísica

Estudia la estructura del cosmos, cómo se originó el universo, cómo están constituidos los cuerpos celestes y la radiación cósmica. Términos: galaxias, agujeros negros, big bang, materia oscura gravitatoria, pulsares, cuásares.

Física nuclear

Estudia la constitución del núcleo de los átomos y la energía relacionada con ellos. Términos: radiactividad, protón, neutrón, fusión, fisión, partícula alfa.

Física del estado sólido

Estudia las propiedades de los materiales sólidos en todos sus aspectos mecánicos, eléctricos, ópticos y térmicos. Términos: superconductores, láseres, vidrios de spin, cristales, difracción de rayos X, espectrografía Román.

Científicos destacados

Galileo Galilei

(1564-1642) Se aplica por primera vez el método científico. Comienza el gran desarrollo de la mecánica, la astrofísica, la física de los fluidos y se desarrollan los principios de la hidrostática y de la hidrodinámica.

Robert Hooke

(1635-1701) Físico inglés que determina la naturaleza ondulatoria de la luz y se desarrollan los primeros observadores microscópicos.

Isaac Newton

(s. XVII) Se desarrollan los primeros modelos físicos y teóricos científicos. Se aplica la matemática en la explicación de los fenómenos naturales. Se anuncia la ley de la gravedad universal y quedan determinadas las características de la reflexión y refracción de la luz.

Materia

Observando el mundo que nos rodea, descubrimos la presencia de un objeto que nos causa distintas emociones. Estos objetos, los cuerpos y todo el universo, están formados por materia. Podemos percibirlos porque ocupan un lugar en el espacio, poseen masa, peso, volumen y están integrados por pequeñas partículas llamadas átomos. Esta puede presentarse en diferentes estados: sólido, gaseoso y líquido.

• El estado sólido se caracteriza por su resistencia a cualquier cambio de forma, lo que se debe a la fuerte atracción que hay entre las moléculas que lo constituyen; es decir, las moléculas están muy cerca unas de otras.
• En el estado líquido, las moléculas pueden moverse libremente unas respecto de otras, ya que están un poco alejadas entre ellas. Los líquidos, sin embargo, todavía presentan una atracción molecular suficiente firme como para resistirse a las fuerzas que tienden a cambiar su volumen.

• En cambio, en el estado gaseoso, las moléculas están muy dispersas y se mueven libremente, sin ofrecer ninguna oposición a las modificaciones en su forma y muy poca a los cambios de volumen. Como resultado, un gas que no está encerrado tiende a difundirse indefinidamente, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

Cualquier cuerpo material presenta dos grandes tipos de propiedades:

Extensivas: Dependen de la cantidad de materia que contiene ese cuerpo. Las dos más importantes son la masa y el volumen. Ejemplos: divisibilidad, contracción, masa, peso, volumen, dilatación.

Intensivas: No dependen de la cantidad de materia. Estas propiedades alcanzan el mismo valor en todos los puntos (si el cuerpo es homogéneo). La temperatura, la densidad, la solubilidad, los puntos de fusión y ebullición, la presión osmótica, la conductividad eléctrica o el calor específico son ejemplos de este tipo. Ejemplos: durabilidad, punto de fusión, calor, color.

Caída libre de los cuerpos

Según Galileo, todos los cuerpos caen con la misma velocidad si se los deja libres a una misma altura.

Caída libre de los cuerpos según Newton

Él realizó por primera vez la experiencia de la caída libre en el vacío: en un tubo de vidrio cerrado de 1 m de longitud, previsto de una llave, se coloca una pluma de ave y una esfera de plomo. Luego, mediante una bomba neumática, se elimina el aire, logrando el vacío y se cierra la llave. A continuación, se invierte el tubo y la esfera y la pluma caen juntas durante todo el trayecto. Esto indica que: en el vacío, los cuerpos caen a la misma velocidad.

Longitud de un péndulo

La longitud de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud. Es la variabilidad de velocidad del péndulo dependiendo de la longitud de la cuerda que lo sostiene y se realiza con raíces cuadradas. Por ejemplo, si la longitud de una cuerda que sostiene un péndulo es de 9 cm (se saca la raíz cuadrada de eso y será igual a la velocidad). El período de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud.

Oscilación

(es el largo) es el fenómeno que experimentan los cuerpos que están suspendidos sobre una cuerda que oscila, teniendo movimiento de vaivén (esto quiere decir que va y viene).

Energía del péndulo

(es un objeto suspendido que puede oscilar libremente alrededor de un punto fijo) posee energía gravitatoria, potencial y cinética. Al aplicar la fuerza para impulsar un péndulo, al llegar al punto máximo se aplicaría la energía cinética. Cuando llega al tope, al máximo punto tras el impulso, el cuerpo que tenía una energía cinética se convierte en energía potencial, tras subir a la altura y venciendo la resistencia presentada por el aire.

Sistema de referencia

Un sistema de referencia es un conjunto de puntos dentro de un espacio que permiten diferenciar o determinar si un cuerpo está en movimiento tomando como referencia a los elementos del espacio. Por ejemplo, una persona que está dentro de un colectivo en movimiento: el colectivo tiene movimiento, pero la persona está quieta, aunque este al mismo tiempo tiene un punto de referencia que es el movimiento del colectivo.

Período de un péndulo

No depende de su masa, es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la aceleración de la gravedad del lugar.

Amplitud de oscilación

Es la distancia entre la posición de equilibrio (E) y una de las posiciones extremas (A o B).

Velocidad media y rapidez

Es la relación entre el espacio total recorrido y el tiempo empleado. Llamamos aceleración: es el cociente o razón entre la variación o incremento de velocidad e intervalo de tiempo transcurrido.

SIMELA

(Sistema Métrico Legal Argentino) fue aprobado por la ley del Congreso de la Nación según la ley 1911 del año 1972 y acorde con el Sistema Internacional (S.T). Aprobado en París en 1961, las magnitudes fundamentales del SIMELA son: longitud (se mide en metros “m”), masa (se mide en kg-masa “kg”) y tiempo (se mide en segundos “seg”).

Trabajo

El concepto de trabajo está íntimamente relacionado con la energía. Un trabajo es una forma de intercambio de energía entre dos o más cuerpos. Ejemplo: la fuerza que mueve una locomotora sobre los rieles. Si consideramos el tiempo que esta locomotora emplea en realizar un trabajo determinado.

Trabajo mecánico

Cuando vencemos una resistencia, decimos que realizamos un trabajo al recorrer un espacio bajo la acción que se opone a la gravedad.

• Que la fuerza y el desplazamiento tengan la misma dirección. El trabajo se obtiene multiplicando la magnitud de la fuerza por el espacio recorrido por T su punto de aplicación T = Fe.
• Que la fuerza y el desplazamiento no tengan la misma dirección. La dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento forman un cierto ángulo. Ejemplo: es el caso de un trineo arrastrado por un perro, desplazándose sobre una superficie horizontal. La fuerza F puede descomponerse en la dirección del desplazamiento y en la perpendicular a la primera. La fuerza vertical no afecta.

Trabajo motor: Es el resultado de todas las fuerzas aplicadas, es superior al trabajo resistente.

La diferencia es el trabajo útil, efectivo. Si dividimos el trabajo motor que hemos aplicado, tendremos el “rendimiento”, que es siempre una fracción de la unidad. Así, decimos que tal máquina produce un rendimiento del 25%, de cada 100 unidades de fuerza a potencia que le aplicamos, únicamente llegamos.

Método científico

Puede ser considerado como el proceso que sigue el investigador para acceder al conocimiento. Se trata de una secuencia lógica de pasos que se siguen para que el trabajo del físico tenga validez. Si bien el método puede variar en los detalles, puede definirse como una secuencia general.

• Observar un fenómeno y realizar mediciones para descubrir un orden o regularidad.
• Identificar o plantear el problema o situación problemática.
• Formular una respuesta probable.
• Elegir el mejor procedimiento para poner a prueba la hipótesis.
• Observar y analizar nuevamente el fenómeno.
• Realizar un experimento.
• Obtener e interpretar los datos.
• Verificar las hipótesis.
• Refutar las hipótesis.
• Enunciar leyes del tema.
• Elaborar teorías de lo investigado.
• Conclusiones: constituyen conocimientos o informaciones básicas que deben motivar para realizar nuevas investigaciones por los interrogantes que dejan planteados.