Física clásica para niños
La física clásica es la parte de la física que estudia las leyes y principios que se conocían antes de que aparecieran dos grandes ideas del siglo XX: la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Es como la base de todo lo que aprendemos sobre cómo funciona el universo a nuestro alrededor.
La física clásica se divide en dos grandes grupos:
- La física clásica newtoniana: Se basa en las ideas de Isaac Newton y es la que usamos para entender cómo se mueven los objetos en nuestra vida diaria, desde una pelota que lanzamos hasta los planetas girando alrededor del Sol.
- La física clásica relativista: Incluye las ideas de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, que son importantes cuando los objetos se mueven a velocidades muy, muy altas, cercanas a la velocidad de la luz.
Esta rama de la física abarca muchos temas, como:
- La mecánica clásica (el estudio del movimiento y las fuerzas).
- La termodinámica (el estudio del calor y la energía).
- El electromagnetismo (el estudio de la electricidad y el magnetismo).
- La óptica (el estudio de la luz).
- La acústica (el estudio del sonido).
- La dinámica de fluidos (el estudio de cómo se mueven los líquidos y los gases).
La física clásica se considera "determinista". Esto significa que, si conocemos el estado de un sistema en un momento dado (por ejemplo, la posición y velocidad de una pelota), podemos predecir exactamente cómo se moverá en el futuro.
Originalmente, la expresión "física clásica" se usaba para referirse a la física anterior al siglo XX, mientras que la "física moderna" se refería a la que surgió después de 1900, incorporando la mecánica cuántica y la relatividad. Sin embargo, hoy en día, "física clásica" se usa para diferenciarla de la "física cuántica", sin importar si incluye o no la relatividad.
Contenido
¿Qué estudia la física clásica hoy en día?
Actualmente, el estudio de la física clásica incluye:
Mecánica clásica
Esta parte se enfoca en el movimiento de los objetos y las fuerzas que actúan sobre ellos.
- Leyes del movimiento de Newton: Son tres reglas fundamentales que explican cómo se mueven los objetos y cómo las fuerzas los afectan.
- Formalismos de Lagrange y Hamilton: Son formas más avanzadas de describir el movimiento de los sistemas físicos usando conceptos matemáticos.
- Mecánica de medios continuos: Estudia cómo se comportan materiales que no son puntos individuales, como los sólidos que se deforman (por ejemplo, una goma elástica) y los fluidos (líquidos y gases).
Termodinámica clásica
Se dedica a entender el calor, la energía y cómo se transforman. Por ejemplo, cómo funciona un motor o por qué el hielo se derrite.
Teoría clásica de campos
Esta área describe cómo las fuerzas (como la eléctrica o la gravitatoria) se extienden por el espacio.
- Electrodinámica Clásica: Explica la electricidad, el magnetismo y la luz, usando las ecuaciones de Maxwell.
- Teoría General de la Relatividad: Describe la gravedad como una curvatura del espacio-tiempo, explicando cómo los objetos masivos (como planetas y estrellas) afectan el espacio a su alrededor.
- Teoría de la Relatividad Especial: Explica cómo el espacio y el tiempo se relacionan cuando los objetos se mueven a velocidades muy altas.
Teoría del Caos clásica
Esta teoría estudia sistemas que son muy sensibles a pequeños cambios en sus condiciones iniciales, lo que hace que su comportamiento futuro sea muy difícil de predecir, aunque sigan reglas deterministas. Un ejemplo es el clima.
En las ecuaciones matemáticas de la física clásica, no aparece la constante de Planck, que es un número muy importante en la mecánica cuántica.
Ideas principales de la física clásica
Aunque la mecánica newtoniana y la mecánica relativista tienen algunas diferencias, comparten dos ideas básicas que no se aplican a la mecánica cuántica:
Objetividad de las propiedades físicas
La física clásica asume que las propiedades de los objetos, como su posición, velocidad o energía, existen por sí mismas y tienen un valor definido en cada momento, sin importar quién las observe. Esto es diferente en la mecánica cuántica, donde algunas propiedades solo se definen cuando se miden.
Determinismo de la evolución del sistema
Como mencionamos antes, la física clásica cree que el futuro de un sistema está completamente determinado por su estado actual. Si conocemos todas las condiciones iniciales, podemos predecir exactamente lo que sucederá después. Esto se logra con ecuaciones matemáticas que describen cómo cambian las cosas con el tiempo. La mecánica cuántica, en cambio, introduce un elemento de probabilidad en algunos procesos.
¿Cuándo funciona la física clásica?
La física clásica es muy útil y precisa para la mayoría de las cosas que vemos y experimentamos en nuestro día a día, en el mundo grande. Por ejemplo, para diseñar edificios, calcular la trayectoria de un cohete o entender cómo funciona un coche, la física clásica es más que suficiente.
Sin embargo, cuando estudiamos cosas muy pequeñas, como átomos individuales o moléculas, las leyes de la física clásica ya no son tan precisas. Por ejemplo, la física clásica no puede explicar por qué los átomos son estables o cómo se comporta la luz en ciertas situaciones, porque la luz tiene propiedades cuánticas.
Hoy en día, la idea principal en la física es que las leyes fundamentales de la naturaleza son las de la física cuántica. La física clásica se ve como una forma de aplicar esas leyes cuánticas al mundo grande que nos rodea. Una de las áreas de investigación actuales es entender cómo las leyes de la física cuántica dan lugar a las leyes de la física clásica cuando se trata de objetos grandes.
Galería de imágenes
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Los dominios básicos de la física
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La física clásica es suficientemente adecuada para resolver la mayor parte de problemas técnicos humanos, así como para explicar la estructura general del sistema solar y el universo. Sin embargo, ofrece respuestas parciales e insatisfactorias a ciertos problemas cosmológicos.
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Representación de un átomo de helio, la física clásica no puede explicar adecuadamente la existencia de átomos estables, de acuerdo con sus predicciones los electrones "orbitantes" deberían colapsar sobre el núcleo tras un breve período.
Véase también
En inglés: Classical physics Facts for Kids
