fÍsica y su aplicacion en otras disciplinas
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FÍSICA Y SU RELACIÓN CONTRAS CIENCIAS.
JUAN SEBASTIAN TIBADUIZA BERMÚDEZ.
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SAN GIL UNISANGIL.
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA.
YOPAL- CASANARE.
2015
FÍSICA Y SU RELACIÓN CONTRAS CIENCIAS.
JUAN SEBASTIAN TIBADUIZA BERMÚDEZ.
QUEVIN BARRERA.
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SAN GIL UNISANGIL.
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA.
YOPAL- CASANARE.
2015
Introducción.
La física es la ciencia que estudia la Naturaleza en su sentido más amplio. La física es la
ciencia básica que estudia el cosmos, es decir, el todo desde el punto de vista científico.
Aunque, aparentemente, la física consiste en buscar o encontrar una matematización de la
realidad observable.
Desde un punto de vista aplicado, el campo de la física es mucho más amplio, ya que se
utiliza, por ejemplo, en la explicación de la aparición de propiedades emergentes, más típicas
de otras ciencias como Sociología y Biología. Esto hace que la física y sus métodos se
puedan aplicar y utilizar en otros campos de la ciencia y se utilicen para cualquier tipo de
investigación científica.
La física es una de las Ciencias Naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del
hombre porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar explicación a los
diferentes fenómenos de la naturaleza, que se presentan cotidianamente en nuestra vida
diaria.
OBJETIVOS.
Saber y entender el uso de la física y su aplicación en otras ramas de estudio.
Comprender la física y su uso aplicable en la ingeniería ambiental.
FISICA.
La física es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de
la energía y la materia (como también cualquier cambio en ella que no altere la
naturaleza de la misma), así como al tiempo, el espacio y las interacciones de
estos cuatro conceptos entre sí.
La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más
antigua, ya que la astronomía es una de sus disciplinas. En los últimos dos
milenios, la física fue considerada dentro de lo que ahora llamamos
filosofía, química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante
la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia
moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la
física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo
difíciles de distinguir.
El área se orienta al desarrollo de competencias de una cultura científica, para
comprender nuestro mundo físico, viviente y lograr actuar en él tomando en cuenta
su proceso cognitivo, su protagonismo en el saber y hacer científico y tecnológico,
como el conocer, teorizar, sistematizar y evaluar sus actos dentro de la sociedad.
De esta manera, contribuimos a la conservación y preservación de los recursos,
mediante la toma de conciencia y una participación efectiva y sostenida.
La física es significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la
comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a
que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las
matemáticas y la filosofía.
Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito, Eratóstenes, Aristarco, Epicuro o Aristóteles, y fue continuada después por científicos 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.
APLICACIÓN DE LA FÍSICA EN OTRAS CIENCIAS.
La física en la medicina:
Las aplicaciones de la física en la medicina son innumerables. Curiosamente, cuando un médico ausculta a un paciente, le hace un examen "físico": mide la temperatura y la presión, escucha los sonidos del corazón y los pulmones. Pues todas éstas son medidas físicas. Así, se ha creado una disciplina llamada medicina física, que se encarga de la diagnosis de enfermedades y lesiones y de su tratamiento por medio de agentes físicos tales como masaje, ejercicio, el empleo de calor, frío, agua, etc., es decir, la terapia física. Hay también una rama de la física aplicada a la medicina que se llama ingeniería médica, que es la física destinada a la instrumentación médica: prótesis y objetos análogos.
La física en los deportes:
Un aspecto poco considerado del deporte es la relación que tiene con la física. Sin embargo, la realidad es que el deporte y la física están íntimamente conectados. Esto es porque cada deporte depende de la capacidad de un atleta para ejercer la fuerza. Ya se trate de despegar de un bloque de salida en una carrera de velocidad, la entrega de un golpe que deje fuera de combate (un nocaut) o golpear una pelota de béisbol con un bate, un atleta utiliza la fuerza. La fuerza es uno de los puntos clave en el estudio de la física, por eso esta relación es simbiótica.
La física en la geología:
La geofísica estudia la Tierra desde el punto de vista de la física y su objeto de estudio está formado por todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos)
La física en la biología:
La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de
la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde
un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados
en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese
caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin
embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar
teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica,
los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la
biología abordada por la física.
Otros estudiosos consideran que existen ramas de la física que deben
desarrollarse a profundidad como problemas físicos específicamente relacionados
con la materia viviente. Así, por ejemplo, las polímeros biológicos (como
las proteínas) no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como
un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientemente pequeños como para
tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticos que
ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos
como el acoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque
físico teórico profundo que de una evaluación biológica.
La física en la química:
La Física Química es una subdisciplina que investiga fenómenos fisicoquímicos usando técnicas de la Física atómica y molecular, y de la Física del estado sólido; es la rama de la Física que estudia los procesos químicos desde el punto de vista de la física. Aunque se encuentra en la interfaz entre Física y Química, la Física Química es distinta de la Química física por el hecho de que se enfoca en los elementos y teorías característicos de la física. A su vez, la Química física estudia la naturaleza física de la química. Sin embargo, la distinción entre estos dos campos es vaga, y los que trabajan en ellos a menudo realizan prácticas en ambos campos durante el curso de sus investigaciones.
La física en las matemáticas:
La física matemática es el campo científico que se ocupa de la interfaz entre
la matemática y la física. El Journal of Mathematical Physics la define como «la
aplicación de las matemáticas a problemas del ámbito de la física y el desarrollo
de métodos matemáticos apropiados para estos usos y para el desarrollo de
conocimientos físicos.» la teoría de la elasticidad, la acústica, la termodinámica,
la electricidad, el magnetismo y la aerodinámica.
Las teorías de los espectros de emisión atómicos (y posteriormente la mecánica
cuántica) fueron desarrolladas simultáneamente con campos de la matemática
tales como el álgebra lineal, la teoría espectral de operadores y, en forma más
amplia, el análisis funcional. Las mismas forman la base matemática de otra rama
de la física matemática.
La teoría especial y general de la relatividad requirió de un tipo distinto
de matemática, que fue la teoría de grupos, la cual desempeñó un rol importante
tanto en la teoría cuántica de campos como en la geometría diferencial. Sin
embargo, fue gradualmente suplementada por la topología en cuanto a la
descripción matemática de fenómenos cosmológicos y de la teoría cuántica de
campos.
La mecánica estadística constituye un campo distinto, fuertemente relacionado
con la teoría ergódica y algunos aspectos de la teoría de probabilidades.
Existe una interacción cada vez mayor entre combinatoria y física, particularmente
en el campo de la física estadística.
A veces el uso del término «física matemática» es idiosincrásico. Mientras que
ciertas partes de la matemática que inicialmente se desarrollaron a partir de la
física no son consideradas elementos de la física matemática, algunos otros
campos estrechamente vinculados sí lo son. Por ejemplo, las ecuaciones
diferenciales ordinarias y la geometría simpléctica son generalmente consideradas
disciplinas puramente matemáticas, mientras que los sistemas dinámicos y
la mecánica hamiltoniana sí pertenecen a la física matemática.
La física en la astronomía:
El término astrofísica se refiere al desarrollo y estudio de la física del universo. Si
bien se usó originalmente para denominar la parte teórica de dicho estudio, la
necesidad de dar explicación física a las observaciones astronómicas ha llevado a
cabo que los términos astronomía y astrofísica sean usados en forma
equivalente. Una vez que se comprendió que los elementos que forman parte de
los "objetos celestes" eran los mismos que conforman la Tierra, y que las mismas
leyes de la física se aplican a ellos, había nacido la astrofísica como una
aplicación de la física a los fenómenos observados por la astronomía. La
astrofísica se basa pues en la asunción de que las leyes de la Física y la química
son universales, es decir, que son las mismas en todo el universo.
La mayoría de los astrónomos (si no todos) tienen una sólida preparación en
física, y las observaciones son siempre puestas en su contexto astrofísico, así que
los campos de la astronomía y astrofísica están frecuentemente enlazados.
La astrofísica también estudia la composición y la estructura de la materia interestelar, nubes de gases y polvo que ocupan amplias zonas del espacio y que en una época eran consideradas absolutamente vacías. Los métodos de investigación astrofísica son también aplicados al estudio de los planetas y cuerpos menores del sistema solar, de cuya composición y estructura, gracias a las investigaciones llevadas a cabo por satélites artificiales y sondas interplanetarias se ha podido lograr un conocimiento profundo que en muchos casos ha permitido modificar convicciones muy antiguas.
La física en la arquitectura:
La colaboración entre Física y Arquitectura comienza con la investigación y desarrollo de nuevos materiales susceptibles de ser utilizados en edificios, de este modo y en lo referente a las fachadas existe una amplia gama de materiales utilizados de manera innovadora en la piel exterior de los edificios: vidrio; aplacados cerámicos; láminas de titanio, zinc o acero inoxidable; paneles de
aluminio; composites plásticos, etc. Más aun, en cada uno de estos materiales se están realizando grandes esfuerzos de investigación para mejorar sus prestaciones físicas, mecánicas o estéticas.Un ejemplo claro de los frutos obtenidos de la sinergia Física-Arquitectura lo encontramos en el campo del vidrio arquitectónico. El vidrio es quizás uno de los materiales más tópicos y fascinantes de la arquitectura moderna, sus múltiples funciones y usos diversos han hecho de este material un componente esencial en edificios emblemáticos. Actualmente, el vidrio posee una alta prioridad como medio arquitectónico, ya que brinda la oportunidad de construir edificios transparentes, abiertos y en apariencia ligeros que alteran la correlación entre interior y exterior, convirtiendo el muro exterior de los edificios en una estructura permeable a la luz.
APLICACIÓN DE LA FÍSICA EN LA INGENIERÍA AMBIENTAL:
La palabra Ingeniería Ambiental se divide en dos partes: La primera habla de la Ingeniería, que es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas a la creación, perfeccionamiento e implementación de estructuras para la resolución de problemas que afectan la actividad cotidiana de la sociedad. La segunda, como su nombre lo indica, se refiere a la parte Ambiental.
Un Ingeniero Ambiental debe conocer y aplicar conceptos Físicos para la realización de proyectos ambientales, debe interpretar los fenómenos de la naturaleza por medio de expresiones o modelos matemáticos, físicos y/o químicos relacionados con el ámbito ambiental. Por ejemplo, el Ingeniero Ambiental aplica la Física para operar sistemas de tratamientos de aguas residuales, para sistemas de recolección y tratamiento de residuos, para hacer estudios de contaminación, para otorgar licencias ambientales a las construcciones, entre muchas otras aplicaciones. Por eso, la física está considerada como una Ciencia Básica para un Ingeniero Ambiental; Sino sabemos física, no somos Ingenieros, es así de simple. Pero otro detalle que es importante, es que un Físico puede aplicar la Ingeniería Ambiental para comprender muchos fenómenos, por ejemplo, para el estudio dela energía y sus interacciones, ya que todo lo que es el medio ambiente es energía; También para diseñar sensores para detección de contaminantes, o temas similares de adquisición de datos combinando electrónica, química y biología, etc.