Las ramas de la física son las diferentes áreas o campos de estudio de la física. La física es la ciencia que se encarga de explicar todo lo que ocurre en el Universo, por lo cual abarca una gran diversidad de áreas: el movimiento, las fuerzas, las radiaciones, la energía, entre otros.
| Rama de la física | Objeto de estudio | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Acústica | El sonido | Sistemas de navegación y localización por sonido, ecosonogramas. |
| Astrofísica | Cuerpos de grandes dimensiones en el espacio. | Conocimiento de otros cuerpos celestes. |
| Biofísica | Leyes físicas de los procesos biológicos. | Energética celular, transmisión de impulso nervioso, transporte celular. |
| Criogenia | Materiales a muy bajas temperaturas | Superconductividad, imanes potentes. |
| Cinemática | Objetos en movimiento | Calcular la trayectoria y velocidad de los objetos. |
| Dinámica | Fuerzas que actúan sobre los objetos. | Aerodinámica |
| Estática | Fuerzas sobre los cuerpos en reposo. | Construcción, ingeniería. |
| Electromagnetismo | Electricidad y magnetismo | Redes eléctricas, comunicación inalámbrica, equipos electrónicos. |
| Física atómica | El átomo | Mecánica cuántica, nanotecnología, |
| Física de fluidos | Comportamiento de líquidos y gases. | Aeronáutica, procesos industriales, sistema circulatorio. |
| Física del estado sólido | La materia y las interacciones entre los átomos. | Fotorresistencia, nuevos materiales magnéticos y para láseres, superconductores. |
| Física del plasma | Propiedades físicas del plasma | Tratamiento para reciclaje de papel. |
| Física de materia condensada | Propiedades de sólidos y líquidos. | Conductividad térmica, ferromagnetismo. |
| Física médica | Las radiaciones en la salud humana. | Radioterapia y dosimetría. |
| Física nuclear | Núcleo del átomo. | Reactores nucleares, medicina. |
| Física de partículas | Partículas que componen el átomo. | Tratamiento y diagnóstico médico, la World Wide Web, esterilización. |
| Mecánica clásica | Movimiento de los cuerpos: incluye la cinemática, dinámica y estática. | Lanzamiento de cohetes y naves espaciales. |
| Mecánica cuántica | Comportamiento de las partículas subatómicas. | Propiedades y estructura de la materia. |
| Meteorología | La atmósfera y sus componentes. | Predicción y monitoreo de condiciones climáticas. |
| Óptica | La luz y otras ondas electromagnéticas. | Fibras ópticas, láser. |
| Termodinámica | La energía, el calor y sus transferencias. | Refrigeración, motores |
1. Acústica
La acústica es la rama de la física clásica que estudia el sonido como perturbación del aire, su forma de propagarse, los fenómenos que lo producen, cómo se escucha y cómo se absorbe.
Herramientas: diagrama de presión, micrófonos, ultrasonido.
Aplicaciones: insonorización, aislamiento sonoro, diseño de instrumentos musicales y salas de concierto, sistemas de navegación y localización por sonido.
2. Astrofísica
La rama de la física que estudia los cuerpos materiales de mayores dimensiones es la astrofísica. Describe el movimiento de los cuerpos y sistemas en el espacio, como las estrellas, los quasars, las galaxias y la materia interestelar.
Herramientas: observatorios astronómicos, telescopios, radiotelescopios, sondas espaciales.
Aplicaciones: geoposicionamiento, conocimiento de otros planetas.
3. Biofísica
Los biofísicos combinan la biología y la física para estudiar las leyes físicas de los procesos biológicos, el funcionamiento de la membrana celular, la forma de operar de los impulsos nerviosos y la contracción muscular.
Herramientas: biología molecular, difracción de rayos X, microscopia de fluorescencia basada en transferencia de energía de resonancia de fluorescencia, electrofisiología.
Aplicaciones: estabilidad termodinámica de las proteínas, energética celular, transporte celular.
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4. Criogenia
La física de bajas temperaturas o criogenia estudia el comportamiento de la materia a temperaturas extremadamente bajas. El cero absoluto (0ºK) indica la temperatura más baja que puede alcanzar un cuerpo, donde las moléculas se encuentran prácticamente inmóviles.
Herramientas: comprensión y expansión de gases, criostato.
Aplicaciones: superconductividad y superfluidez, construcción de imanes super potentes, líneas para transmisión de energía con elevado rendimiento.
5. Cinemática
La cinemática es la rama de la mecánica que estudia los objetos en movimiento. Para describir el movimiento, la cinemática estudia la trayectoria de los puntos, las líneas y otros objetos geométricos, se calcula la velocidad, la aceleración, el desplazamiento.
Herramientas: video cámaras, observación, matemáticas.
Aplicaciones: calculo de la velocidad y la trayectoria de objetos, balística.
6. Dinámica
La dinámica es la rama de la mecánica que estudia las relaciones entre el movimiento de los cuerpos y sus causas. Esta estudia las fuerzas que causan que los objetos y sistemas se muevan.
Herramientas: leyes de Newton, diagramas de fuerza.
Aplicaciones: cálculos de fricción, deformación, resistencia, aerodinámica, propulsión.
7. Estática
La estática es la rama de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos. Se ocupa del análisis de las fuerzas que actúan sobre un sistema en reposo.
Herramientas: leyes de Newton, máquinas simples.
Aplicaciones: construcciones de edificios y puentes.
8. Electromagnetismo
El electromagnetismo es el estudio de fenómenos de electricidad y magnetismo, la interacción entre las partículas cargadas en campos eléctricos y magnéticos y la propagación de las ondas electromagnéticas por el espacio.
Herramientas: imanes, cargas eléctricas, voltímetros, amperímetros.
Aplicaciones: sistemas de redes de distribución de la electricidad, de redes de comunicación global, equipos electrónicos.
9. Física atómica
La física atómica se encarga del estudio del átomo: su estructura, configuración electrónica y los mecanismos de emisión y absorción de energía.
Herramientas: radiactividad, espectroscopía, láseres.
Aplicaciones: mecánica cuántica, nanotecnología.
10. Física de fluidos
La física de los fluidos estudia el comportamiento de líquidos, gases u otros fluidos en reposo y en movimiento.
Herramientas: principio de Arquímedes, tensión superficial, capilaridad.
Aplicaciones: control del caudal de aire comprimido y de combustible en los aviones, sistemas de control de procesos hidráulicos industriales y de procesos a elevadas temperaturas. Funcionamiento del sistema circulatorio.
11. Física del estado sólido
La física del estado sólido estudia y explora la materia y la interacción entre los átomos en las dimensiones a escala macroscópica. Trata de explicar las propiedades químicas en función de las propiedades físicas de cada átomo.
Herramientas: Microscopio electrónico, cristalografía por difracción de rayos X.
Aplicaciones: materiales para láser, fotorresistencias, fotocélulas, materiales fluorescentes o fosforescentes, nuevos materiales magnéticos, superconductores, nuevos materiales magnéticos.
12. Física del plasma
La física del plasma estudia el estado de la materia de las partículas cargadas. El plasma se encuentra naturalmente en las estrellas y el espacio. En los laboratorios se crea plasma calentando los gases hasta que los electrones se despegan de su átomo o molécula.
Herramienta: láser de alta potencia, microondas.
Aplicaciones: tratamiento de papel para reciclaje.
13. Física de materia condensada
La física de materia condensada se encarga de las propiedades térmicas, electromagnéticas y ópticas de sustancias sólidas y líquidas
Herramientas: cristalografía, espectrometría.
Aplicaciones: conductividad térmica, semiconductores y aislantes, superfluidez, ferromagnetismo.
14. Física de partículas
La física de partículas comprende el estudio de las partículas fundamentales que constituyen la materia. Se conoce también con el nombre de "Física de altas energías" debido a las elevadas cantidades de energía necesarias para crear las condiciones adecuadas que permitan su observación.
Herramientas: aceleradores de partículas, rayos cósmicos.
Aplicaciones: imagenologia por resonancia magnética, la World Wide Web, transmutación del desecho nuclear, escáner de contenedores marítimos.
15. Física médica
La física médica es una rama de la física que aplica los principios, métodos y técnicas de la física en la prevención, diagnóstico y tratamiento de las enfermedades humanas.
Herramientas: imagenología, equipos radiológicos, resonancia magnética.
Aplicaciones: servicio clínico, radioterapia, dosimetría.
16. Física nuclear
La física nuclear examina el núcleo del átomo, formado por protones, neutrones y otras partículas. El físico nuclear estudia la disposición de esas partículas en el núcleo, las fuerzas que las mantienen unidas, el modo en que los núcleos liberan energía en forma de radiactividad natural o debido a reacciones de fusión o fisión.
Herramientas: haces de protones o electrones como proyectiles, reactores nucleares, contadores Geiger.
Aplicaciones: radiactividad, medicina, plantas de energía.
17. Mecánica clásica
La mecánica clásica comprende todo el estudio del movimiento de los cuerpos. Incluye la cinemática, la dinámica y la estática.
Herramientas: leyes del movimiento de Newton.
Aplicaciones: lanzamiento de cohetes y naves espaciales.
18. Mecánica cuántica
La mecánica cuántica estudia las leyes que gobiernan el comportamiento de las partículas subatómicas. En el campo de las dimensiones extremadamente pequeñas, los cuerpos siguen leyes de comportamiento completamente diferentes de las del mundo macroscópico.
Herramienta: radiación de cuerpo negro.
Aplicaciones: predecir el comportamiento de las partículas y fenómenos internos del átomo, permite profundizar en las propiedades y la estructura de materiales solidos, como los semiconductores.
19. Meteorología
La meteorología es el estudio de la atmósfera y sus componentes. Los meteorólogos aplican la física para examinar los flujos y el movimiento del aire y el agua sobre la superficie de la Tierra.
Herramientas: imagenes satelitales, radares, estaciones climatológicas.
Aplicaciones: investigación del flujo del aire, predicción del tiempo, monitoreo de las condiciones climáticas.
20. Óptica
La óptica estudia la luz y tiene muchas aplicaciones en el campo de la optoelectrónica y de las fibras ópticas.
Herramientas: lentes, espejos, telescopios y prismáticos.
Aplicaciones: estudio del comportamiento de la luz y otras ondas electromagnéticas, fibras ópticas.
21. Termodinámica
La termodinámica es la rama de la física que estudia las diferentes formas de energía, así como las condiciones bajo las que una puede ser transformada en la otra.
Herramientas: leyes de la termodinámica, calorímetros.
Aplicaciones: sistemas de refrigeración, motores de combustión interna, motores propulsores de vehículos espaciales.
Física teórica y experimental
La física es el estudio de la materia que constituye el Universo y de las leyes que lo gobiernan. El trabajo en física puede ser abordado en dos grandes estrategias:
- la física teórica: usan las leyes de la física para refinar teorías y sugerir experimentos, como trabajaban Albert Einstein, Richard Feynman y Stephen Hawking.
- la física experimental: Los físicos experimentales diseñan y conducen experimentos, como lo hacen la física argentina Gabriela González y el físico mexicano Gerardo Herrera Corral.
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