HISTORIA DE LA FÍSICA PARA LOS 9 NOS

HISTORIA DE LA FÍSICA

La Historia de la Física está llena de grandes científicos como Galileo, Newton o Einstein, cuyas contribuciones han sido decisivas, pero también de un número muy grande de científicos cuyos nombres no aparecen en los libros de texto. No existe el genio aislado al que de repente se le ocurre la idea clave que cambia el curso de la Ciencia. El avance en el progreso científico no se produce solamente por las contribuciones aisladas y discontinuas de unas mentes privilegiadas. 

                                     

 Hay partidarios del uso de la historia en la enseñanza de la Física por varias razones:

 a) Apreciar el estado actual de nuestro conocimiento científico en comparación con épocas previas.

 b) Como hechos que debemos conocer para incrementar nuestra cultura.

 c) Posibilidad de adquirir una visión actual y rigurosa de la evolución de nuestra imagen del mundo físico, que está en no pocas ocasiones en contradicción con la imagen simplificada que nos han contado, o que presentan algunos libros de texto.

 d) Motivar a estudiantes interesados en aspectos filosóficos y sociales de la ciencia.

La física (griego φύσισ (phisis), «naturaleza») actualmente se entiende como la ciencia de la naturaleza o fenómenos materiales. Estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones (fuerza). Los sistemas físicos se caracterizan por:

• Tener una ubicación en el espacio-tiempo.
• Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.
• Poderle asociar una magnitud física llamada energía.

La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como multitud de fenómenos naturales cotidianos, caracterizados por cierta geometría o topología y cierta evolución temporal y cuantificados mediante magnitudes físicas como la energía.

Dentro del campo de estudio de la Física Clásica se encuentran:

Mecánica

Termodinámica

Mecánica Ondulatoria

Óptica

Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo

Dentro del campo de estudio de la Física Moderna se encuentran:

Relatividad

Mecánica cuántica: Átomo | Núcleo | Física Química | Física del estado sólido

Física de partículas

Gravitación

Dentro del campo de estudio de la Física Contemporánea se encuentran:

Termodinámica fuera del equilibrio: Mecánica estadística |Percolación

Dinámica no lineal: Turbulencia| Teoría del Caos | Fractales

Sistemas complejos: Sociofísica | Econofísica | Criticalidad autorganizada| Redes Complejas

Física mesoscópica: Puntos cuánticos

Nano-Física: Pinzas ópticas 

1.    En el Siglo XVI, Galileo fue pionero en el uso de experimentos para validar las teorías de la física. Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando el plano inclinado descubrió la ley de la inercia de la dinámica y con el telescopio observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor.

2.    En el Siglo XVII, Newton (1687) formuló las leyes clásicas de la dinámica (Leyes de Newton) y la Ley de la Gravitación Universal.

3.    A partir del Siglo XVIII se produce el desarrollo de otras disciplinas tales como la termodinámica, la mecánica estadística y la física de fluídos.

4.    En el Siglo XIX se producen avances fundamentales en electricidad y magnetismo. En 1855, Maxwell unificó ambos fenómenos y las respectivas teorías vigentes hasta entonces en la Teoría del electromagnetismo, descrita a través de las Ecuaciones de Maxwell. Una de las predicciones de esta teoría es que la luz es una onda electromagnética. A finales de este siglo se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad dando comienzo el campo de la física nuclear. En 1897, Thompson descubrió el electrón.

5.    Durante el Siglo XX la Física se desarrolló plenamente.

En 1904 se propuso el primer modelo del átomo. En 1905 Einstein formuló la Teoría de la Relatividad Especial, la cual coincide con las Leyes de Newton cuando los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. En 1915 Einstein extendió la Teoría de la Relatividad especial formulando la Teoría de la Relatividad General, la cual sustituye a la Ley de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la Teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas. En 1925, Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la Mecánica Cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la Física de la Materia Condensada. Posteriormente se formuló la Teoría cuántica de campos para extender la Mecánica cuántica de manera consistente con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de los 40 gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson, quienes formularon la Teoría de la Electrodinámica Cuántica. Asimismo, esta teoría suministró las bases para el desarrollo de la Física de Partículas. En 1954, Yang y Mills, desarrollaron las bases del Modelo Estándar. Este modelo se completó en los años 70 y con él fue posible predecir las propiedades de partículas no observadas previamente pero que fueron descubiertas sucesivamente siendo la última de ellas el quark top. En la actualidad el modelo estándar describe todas las partículas elementales observadas así como la naturaleza de su interacción.

Física clásica versus física moderna:

La física clásica describe a la mayoría de los estudios de la física antes del principio del siglo XX. La física clásica típicamente involucra conceptos físicos a gran escala, y entre sus ramas se encuentran la termodinámica, la electricidad y el magnetismo, la mecánica, luz y óptica, además del sonido. La física moderna está más enfocada al microscópico mundo de las partículas. Estudiada desde la primera parte del siglo XX hasta la actualidad, la física moderna incluye la mecánica cuántica, la física molecular, la física nuclear, la física de las partículas, la física atómica, la relatividad, la física de la materia condensada, la nanofísica y la cosmología.

Termodinámica

La termodinámica es una rama de la física clásica que se enfoca en el calor y la energía y la relación entre ambas. La termodinámica está relacionada con las reacciones a gran escala en vez de las reacciones microscópicas.

Mecánica

La mecánica, una división de la física clásica, explora a los cuerpos en movimiento y las fuerzas que actúan sobre ellos. Entre las subdivisiones de la mecánica se encuentran el estudio del movimiento y las fuerzas relacionadas con él, llamado "dinámica", el estudio de los cuerpos en reposo, llamado "estática" y el estudio de los cuerpos en movimiento sin considerar las fuerzas que ocasionan el mismo, conocido como "cinemática".

Electricidad y magnetismo

La electricidad y el magnetismo se estudian en la física clásica, tanto en movimiento como en reposo. Las subdivisiones de esta rama incluyen la magnetostática, que es el estudio de los polos magnéticos en reposo, la electrostática o el estudio de las cargas eléctricas en reposo, y la electrodinámica, que es el estudio de las cargas eléctricas en movimiento.

Sonido

La rama de la física clásica del sonido estudio las vibraciones sonoras. El estudio de la acústica involucra la forma en la que el sonido viaja en ondas y a través de medios específicos.

Óptica

El estudio de la óptica en la física clásica explora las propiedades de la luz, desde su espectro visible hasta la radiación ultravioleta e infrarroja.

Mecánica cuántica

La mecánica cuántica, una división de la física moderna, investiga las propiedades de la materia a nivel microscópico. Esta rama de la física incluye a la física atómica, la física molecular, la física nuclear, la física de las partículas, la física de la materia condensada y la nanofísica.

Relatividad

Como parte de la física moderna, la relatividad estudia el movimiento a velocidades cercanas a la de la luz. La relatividad también abarca la gravedad y su efecto en el espacio-tiempo. Albert Einstein fue el principal pionero en esta rama de la física con sus teorías de la relatividad general y especial.

Cosmología

La cosmología, otra rama de la física moderna, investiga acerca de los inicios y la estructura del universo. Los cosmólogos estudian, entre otras cosas: la teoría del Big Bang, la energía oscura y la materia oscura.

FISICA CLASICA
1.-Mecanica (movimiento).
2.-Termodinamica (calor).
3.-Optica (la luz).
4.-Acustica (sonido).
5.-Electromagnetismo (electricidad) y (magnetismo).

FISICA MODERNA
1.-Relativista.
2.-Atómica.
3.-Cuántica.
4.-Nuclear.

Explicación de cada uno de los puntos mencionados anteriormente.

FISICA CLASICA:
Se denomina Física clásica a la Física basada en los principios previos a la aparición de la Física moderna.
Incluye estudios de la mecánica, termodinámica, óptica, acústica y electromagnetismo.
La física clásica se considera determinista, en el sentido de que el estado de un sistema en el futuro depende exclusivamente del estado del sistema en el momento actual.

Mecánica:
Es la rama de la Física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas.
La mecánica se divide en dos principales bloques:
-mecánica clásica.
-mecánica relativista.
-Mecánica clásica: La mecánica clásica está formada por áreas de estudio que van desde la mecánica del solido rígido y otros sistemas mecánicos con un número infinito de grados de libertad.
-Mecánica relativista: Describe adecuadamente el comportamiento clásico de los cuerpos que se mueven a grandes velocidades en un espacio-tiempo plano (no curvado).

Termodinámica:
La termodinámica es una de las tantas ramas de la física que estudia los efectos de los cambios de magnitudes de los sistemas a un nivel macroscópico. También estudia sistemas reales, sin modernizar y sigue un método experimental. Los cambios estudiados son los de temperatura, presión y volumen.

Óptica:
Estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia.

Acústica:
Estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia por medio de modelos Físicos y Matemáticas, la acústica estudia también la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido.

Electromagnetismo:
Es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos. El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes Físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo.

FÍSICA MODERNA:
La Física moderna estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. La misión final de la Física actual es comprender la relación que existen entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Atómica:
Es un campo de la Física que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos. El estudio de la Física atómica incluye a los iones así como a los átomos neutrales.

Nuclear:
Es una rama de la Física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. La física nuclear se conoce por aprovechar la energía nuclear y el desarrollo de armas.

Cuántica:
Es la rama de la Física que estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de esta son tan pequeñas, en torno a 1000 átomos.