La física tiene relación con todo lo que nos rodea. Las aplicaciones de la física en la vida cotidiana son numerosas. La física es la ciencia natural que involucra el estudio de la materia y sus movimientos y conductas a través del espacio y el tiempo. También estudia conceptos como energía y fuerza. Es una de las ramas fundamentales de las disciplinas científicas. La física es una ciencia que estudia las propiedades de la materia y la energía, estableciendo leyes que describen fenómenos naturales. Aunque no lo parezca, la física tiene un sinfín de aplicaciones en nuestra vida cotidiana y es una ciencia que está al servicio de la humanidad. Todo esto depende de las bases sólidas de la física moderna y que hoy en día sigue teniendo avances. Gracias a ello, podemos tener teléfonos, computadoras, internet, inclusive agua caliente en nuestros hogares.
Estudiar el comportamiento del universo para describir y dar respuestas al funcionamiento de todo lo que nos rodea es el cometido de la física. Explicar por qué se caen las cosas, por qué podemos silbar o cómo se propaga el sonido son tan solo algunas de las cosas a las que la física puede dar respuesta. La física es una ciencia natural que se ocupa del estudio de todos los componentes del universo, la energía, la materia, el espacio y el tiempo, y de cómo interaccionan entre sí. La palabra física proviene del griego fhysis, que significa naturaleza, y comprende el estudio de la materia, la energía, el tiempo y el espacio. Así pues, la física estudia todos los elementos que componen el cosmos y sus interacciones entre sí. Se ocupa, asimismo, de formular y explicar las leyes fundamentales, describiendo y comprendiendo la mecánica empleada por el universo para funcionar. Por tanto, todo lo que ocurre en la naturaleza ha sido estudiado por un físico en algún momento de la historia. A la pregunta ¿para qué sirve la física?, podemos responder diciendo que esta ciencia aporta las bases y fundamentos teóricos que se necesitan en otras disciplinas y sirve como pilar para comprender el mundo. Además, sus principios y descubrimientos son la base de numerosos avances tecnológicos que impactan nuestra vida cotidiana.
Ramas Fundamentales de la Física y su Impacto en la Vida Diaria
Una de las mejores maneras de entender para qué sirve la física es conociendo sus diferentes ramas y las aplicaciones que tiene esta ciencia en la vida cotidiana. La física abarca diversos campos de estudio, como la astrofísica, la biofísica, la física molecular, la relatividad, entre otros. Es importante destacar la relevancia que esta ciencia tiene en nuestra vida diaria, pues las aplicaciones de la física son numerosas y abarcan desde herramientas médicas hasta dispositivos electrónicos y construcción de infraestructuras. La Física está presente desde el momento en que nos movemos y en casi todas las cosas que nos rodean, por lo que tiene un impacto significativo en nuestra forma de vida.
Mecánica y Aerodinámica
La Mecánica estudia el movimiento de los objetos en el espacio y la acción que ejercen las fuerzas sobre ellos. Sin ella tampoco podrían volar los aviones, los automóviles no podrían rodar y los edificios no se mantendrían en pie. En los automóviles, por ejemplo, siempre se manejan parámetros bien definidos y conocidos en todo momento como: la velocidad, aceleración y kilometraje recorrido, los cuales son resultado de principios mecánicos. Esta rama de la física también estudia el comportamiento del aire y la reacción que tiene cuando un objeto lo atraviesa. Sin ella, nunca se hubieran podido diseñar aviones, cohetes, carros o puentes que sobrevivan huracanes. El principio de la aerodinámica ha permitido desarrollar aparatos capaces de volar, mientras que la física mecánica está detrás del funcionamiento de los automóviles.
Electromagnetismo
El Electromagnetismo se ocupa de la investigación de fenómenos electromagnéticos, en los que se combinan electricidad y magnetismo. La fuerza electromagnética juega un gran papel en determinar las propiedades internas de la mayoría de los objetos usados en la vida diaria. La materia ordinaria toma su forma como resultado de fuerzas intermoleculares entre átomos individuales y moléculas en la materia, siendo una manifestación de la fuerza electromagnética. Todos los equipos eléctricos que utilizamos en la vida diaria se relacionan con el electromagnetismo. La vida actual no sería imaginable sin electricidad, que es un fenómeno puramente físico. Gracias a la generación, transmisión y uso de la electricidad es posible la carga de dispositivos, la iluminación o el funcionamiento de todo tipo de aparatos eléctricos. La radio y la televisión utilizan la física para trasladar señales de un lugar a otro, mediante el uso de ondas electromagnéticas. Los teléfonos móviles también dependen de estos principios. Joel Saavedra, director del Instituto de Física PUCV nos explica que “cuando usamos un celular, por ejemplo, estamos aplicando las leyes de electromagnetismo, que son basadas en los conceptos físicos."
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Óptica
La Óptica estudia la luz y su forma de propagarse, reflejarse y refractarse. Un láser, por ejemplo, es un dispositivo que emite luz monocromática a través de un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de protones. La fotoquímica, los escáneres de láseres, la fusión nuclear, los microscopios, la cirugía cosmética, la cirugía ocular y las operaciones dentales son solo algunos campos que también usan láseres.
Termodinámica
La Termodinámica estudia el calor y la temperatura y su relación con la energía y el trabajo. Se focaliza en todo lo que tiene que ver con la temperatura, sus cambios, así como la generación y transmisión de la energía calorífica. También se encarga de investigar todo lo relativo a los efectos que la variación de temperaturas produce en los cuerpos. Las leyes de termodinámica se aplican para todos los fluidos ya sean líquidos o gases. En una tubería, por ejemplo, se aplica la conservación de la masa ya que si en ella entra 1kg de agua y por el otro lado debe salir la misma cantidad de masa. Esto permite tener agua caliente en nuestros hogares, entre otras aplicaciones.
Física Cuántica
La Física Cuántica examina el comportamiento, propiedades e interacciones de los átomos y las partículas subatómicas. Este campo estudia los átomos como un sistema aislado de electrones y un núcleo atómico. Principalmente, se preocupa por la ubicación de los electrones alrededor del núcleo y el proceso en el cual estos arreglos cambian. Las aplicaciones de la teoría cuántica incluyen la química cuántica, magnetos súper conductores, láseres, microprocesadores, resonancia magnética y microscopios de electrones. Muchos aspectos de la tecnología operan a niveles donde los efectos cuánticos son significativos. Nuevos avances en el campo están trabajando para mejorar la criptografía cuántica. Otra meta de este campo es el desarrollo de las computadoras cuánticas. El descubrimiento de la mecánica cuántica logró hacer miniaturas de todos los dispositivos electrónicos y hoy en día utilizan microprocesadores o nanoprocesadores; la electrónica es del mundo de la miniatura.
Relatividad
La Relatividad tiene como objeto de examen saber cómo la energía, el espacio y el tiempo están vinculados y cuál es su comportamiento a velocidades próximas a la de la luz. En su teoría de la relatividad, Einstein determinó que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores. Uno de los efectos de esa teoría es que distintos observadores viajando a distintas velocidades pueden tener distintas perspectivas del mismo evento. Esta teoría es aplicada en muchos aspectos de la vida cotidiana.
Física Nuclear
La Física Nuclear es el campo de la física que estudia los núcleos de los átomos, sus constituyentes e interacciones. Descubrimientos en la física nuclear han llevado a su aplicación en muchos campos.
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Astrofísica
La Astrofísica es cometido de la física tratar de explicar los fenómenos que acontecen fuera del planeta Tierra a través del análisis de las propiedades de los cuerpos celestes y su comportamiento. Entre los objetos de estudio se encuentran el Sol, otras estrellas, galaxias, planetas extra sistema solar y el fondo cósmico intergaláctico. Algunas áreas de estudio que intentan determinar incluyen las propiedades de la materia oscura, los agujeros negros, si el viaje en el tiempo es posible, si se pueden formar agujeros de gusano, si el multiverso existe, y el origen y el destino del universo. Permite entender cuál es el origen, la evolución del universo, qué es lo que nosotros podemos esperar.
Otras Áreas de Estudio Relevantes
Otras ramas importantes incluyen la Física Molecular, que es el estudio de las propiedades físicas de las moléculas, los lazos químicos entre los átomos y las dinámicas moleculares, cuyas técnicas experimentales más importantes son los distintos tipos de espectroscopia. La Física de la materia condensada estudia los fenómenos físicos de la materia en estado sólido y líquido. La Física de partículas se centra en la investigación de las partículas subatómicas y en explicar cómo es su interacción.
La Física en la Medicina y la Tecnología Moderna
En el campo médico existen innumerables ejemplos de la aplicación de la física, desde los rayos X hasta los últimos avances con robots o los tratamientos de radiación oncológica. En el ámbito médico, por ejemplo, los rayos X y las operaciones con láser son posibles gracias a principios físicos. Estas herramientas han revolucionado la medicina al permitir diagnósticos más precisos y tratamientos menos invasivos. Muchos de estos desarrollos han sido posibles gracias al trabajo conjunto de ingenieros y físicos especializados en tecnologías sanitarias.
En cuanto a la tecnología, prácticamente todos los dispositivos electrónicos, como teléfonos, televisores y computadoras, funcionan gracias a los fundamentos de la Física. Los avances en electrónica y la miniaturización de componentes han sido posibles gracias al entendimiento de estos. Los sistemas de navegación, por ejemplo, se basan en la capacidad de la física para determinar la posición de los objetos en el espacio. La ingeniería civil se encarga de las construcciones: casas, edificios, naves, etc., aplicando principios físicos. Las leyes físicas nos permiten poder medir diversos parámetros que antes nos era imposible y por ende podemos controlarlos. La física se aplica a un sinfín de ámbitos y continúa avanzando en la generación de conocimientos que hagan progresar a la sociedad. Finalmente, Joel Saavedra expresa que “la física está prácticamente en todo lo que hacemos, vemos y no vemos en el mundo cotidiano."
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