HISTORIA
Desde la antigüedad las personas han tratado de comprender la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, etc. Las primeras explicaciones se basaron en consideraciones filosóficas y sin realizar verificaciones experimentales, concepto este inexistente en aquel entonces. Por tal motivo algunas interpretaciones "falsas", como la hecha por Ptolomeo - "La Tierra está en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros" - perduraron cientos de años.
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.
En el Siglo XVII Newton (1687) formuló las leyes clásicas de la dinámica (Leyes de Newton) y la Ley de la gravitación universal de Newton.
A partir del Siglo XVIII se produce el desarrollo de otras disciplinas tales como la termodinámica, la mecánica estadística y la física de fluidos.
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 Thomson descubrió el electrón.
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.
DIVISIÓN DE LA FÍSICA
La Física se divide para su estudio en dos grandes grupos: la Física clásica y la Física moderna. La primera estudia todos aquellos fenómenos de los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la velocidad de propagación de la luz. La segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz o con valores cercanos a ella. Esto debido a que la física clásica no describe con precisión los fenómenos que se suceden a la velocidad de la luz.
La Física Clásica se compone entonces de:
Mecánica: estudia los fenómenos relacionados con el movimiento de los cuerpos. Por ejemplo el movimiento de caída de un cuerpo, el movimiento de los planetas, el choque de los automóviles, etc..
a) Estática: estudia a los cuerpos en equilibrio).
b) Dinámica: estudia las causas por las que los cuerpos ya no están en equilibrio.
c) Cinemática: estudia los tipos de movimientos sin importar las causas.
Termodinámica: estudia los fenómenos térmicos. Por ejemplo la variación de la temperatura de un cuerpo, la fusión de un trozo de hielo, la dilatación de un cuerpo caliente, etc.
Óptica: parte de la física que estudia los fenómenos visibles relacionados con la luz. Por ejemplo la formación de nuestra imagen en un espejo, la observación de un objeto a través de de una lente, la descomposición de la luz solar en los colores del arcoíris, etc.
Acústica: estudia los Sonido y fenómeno de la audición. Por ejemplo la propagación del sonido por medio de ondas, el ruido de una sirena, el sonido del motor de un automóvil, etc
Electromagnetismo: estudia la interacción de las corrientes eléctricas y los campos magnéticos. Por ejemplo las atracciones y repulsiones entre cuerpos electrizados el funcionamiento de los diversos aparatos eléctricos.
MÉTODO CIENTÍFICO INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA
La ciencia es un conjunto de conocimientos que obtenemos del mundo en que vivimos, esto quiere decir que el simple conocimiento actual se entiende como una actitud frente a la interpretación de los fenómenos naturales que ocurren en el universo que nos rodea.
El hombre ha podido resolver muchos problemas gracias a la ciencia la cual se ha desarrollado gradualmente a través de los siglos, fue evolucionando de la historia de la humanidad con la participación de muchos hombres y civilizaciones como: Egipcia, Griega, Mesopotámica.
A todo esto decimos que el método científico es una serie ordenada de procedimientos que hace uso la investigación científica para observar la extensión de nuestros conocimientos.
CINCO PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO:
1) Observación: Consiste en la recopilación de hechos acerca de un problema o fenómeno natural que despierta nuestra curiosidad, las observaciones deben ser lo mas claras y numerosas posibles porque han de servir como base de partida para la solución.
2) Hipótesis: Es la explicación ante el hecho observado. Consiste en que nos proporcione una interpretación de los hechos que disponemos, debe ser puesta a prueba por observaciones y experimentos posteriores. El objeto de una buena hipótesis consiste solamente en darnos una explicación para estimularnos a hacer mas experimentos y observaciones.
3) Experimentación: Consiste en la verificación de la hipótesis, determina la validez de las posibles explicaciones dadas, y decide que una hipótesis se acepte o se deseche.
4) Teoría: Es una hipótesis en la cual se han relacionado una gran cantidad de hechos acerca del mismo fenómeno. Hipótesis en la cual se consideran mayor numero de hechos, en la cual la explicación tiene mayor probabilidad de ser comprobada positivamente.
5) Ley: Es un conjuntos de hechos derivados, observaciones y experimentos debidamente reunidos, clasificados e interpretados que se consideran demostrados. Nos permite predecir el desarrollo y evolución de cualquier fenómeno natural.
PRINCIPALES RASGOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO:
a) Objetividad: Se intenta obtener un conocimiento que concuerde con la realidad del objeto, que lo describa, o explique tal cual es y no como desearíamos que fuese. Se deja a un lado lo objetivo, lo que se siente o presiente.
b) Racionalidad: La ciencia que utiliza la razón como arma esencial para llegar a sus resultados. Aleja a la ciencia de la religión y de todos los sistemas donde aparecen elementos no racionales o donde se apela a principios explicativos extras o sobrenaturales.
c) Inventividad: Es inventivo porque se requiere poner en juego la creatividad y la imaginación, para plantear problemas, establecer hipótesis, resolverlas y comprobarlas. Significa que para extender nuestros conocimientos se requiere descubrir nuevas verdades el método nos da reglas y orientaciones pero no son infalibles.
d) Sistematicidad: La ciencia es sistemática, organizada en sus búsquedas y en sus resultados. Se preocupa por construir sistemas de ideas organizadas coherentes e incluir todo conocimiento parcial en conjuntos más amplios.
e) Generalidad: La preocupación científica no es tanto a ahondar y completar el conocimiento de un solo objeto individual sino lograr que cada conocimiento parcial sirva como puente para alcanzar una comprensión de mayor alcance.
f) Falibilidad: La ciencia es uno de los pocos sistemas elaborados por el hombre donde se reconoce explícitamente la propia posibilidad de equivocación, de cometer errores.
g) Verificabilidad: Es la confirmación o rechazo de la hipótesis. Se verifican o se rechazan las hipótesis por medio del método experimental.
h) Perfectibilidad: Significa que el método es susceptible de ser modificado, mejorado o perfeccionado.
i) Normatibilidad: Significa que el método es un procedimiento, es una guía, y como tal nos proporciona principios, técnicas para la investigación. La técnica es el conjunto de procedimientos que sirve a una ciencia o arte.
Construcción del concepto de la Física desde el punto de vista filosófico en el Método Científico:
FÍSICA: Es la ciencia en forma experimental que tiene por objeto el estudio de los cuerpos, sus leyes, propiedades, mientras no cambia su composición, así como el de los agentes naturales con los fenómenos que en los cuerpos producen su influencia.
Se debe conocer:
Materia: Es todo lo que constituye el universo.
Interacción: Es cuando dos cuerpos se accionan mutuamente, en forma general todos los cuerpos u objetos físicos se accionan en forma de: atracción, repulsión, tracción o empuje.