Mecánica clásica
Se conoce como mecánica clásica a la descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz. Existen dos tipos de formulaciones de esta mecánica, conocidas como
mecánica newtoniana y
mecánica analítica.
La mecánica newtoniana, como su nombre indica, lleva intrínsecos los preceptos de
Newton. A partir de las
tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el
cálculo diferencial e
integral, se llega a una muy exacta aproximación de los fenómenos físicos. Esta formulación también es conocida como mecánica
vectorial, y es debido a que a varias magnitudes se les debe definir su
vector en un
sistema de referencia inercial privilegiado.
[7]
Electromagnetismo
El
electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con
campos eléctricos y
magnéticos. Se puede dividir en
electrostática, el estudio de las interacciones entre
cargas en reposo, y la
electrodinámica, el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la
radiación. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la
fuerza de Lorentz y en las
ecuaciones de Maxwell.
La electrostática es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en reposo. Como se describe por la
ley de Coulomb, estos cuerpos ejercen fuerzas entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos de la idea de un campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que otro cuerpo cargado colocado dentro del campo estará sujeto a una
fuerza proporcional a la magnitud de su carga y de la magnitud del campo en su ubicación. El que la fuerza sea
atractiva o repulsiva depende de la
polaridad de la carga. La electrostática tiene muchas aplicaciones, que van desde el análisis de fenómenos como
tormentas eléctricas hasta el estudio del comportamiento de los
tubos electrónicos
Relatividad
Dibujo artístico acerca de una prueba realizada con alta precisión por la sonda
Cassini al enviar señales a la tierra y al describir la trayectoria predicha.
La relatividad es la teoría formulada principalmente por
Albert Einstein a principios del
siglo XX, y se divide en dos cuerpos de investigación: la
relatividad especial y la
relatividad general.
En la teoría de la relatividad especial, Einstein,
Lorentz y
Minkowski, entre otros, unificaron los conceptos de
espacio y
tiempo, en un ramado tetradimensional al que se le denominó
espacio-tiempo. La relatividad especial fue una teoría revolucionaria para su época, con la que el tiempo absoluto de Newton quedó relegado y conceptos como la invariancia en la
velocidad de la luz, la
dilatación del tiempo, la
contracción de la longitud y la
equivalencia entre masa y energía fueron introducidos.
Termodinámica y mecánica estadística
La
termodinámica trata los procesos de
transferencia de calor, que es una de las formas de
energía, y cómo se puede realizar un
trabajo con ella. En esta área se describe cómo la materia en cualquiera de sus
fases (
sólido,
líquido,
gaseoso) va transformándose. Desde un punto de vista macroscópico de la materia, se estudia como ésta reacciona a cambios en su
volumen,
presión y
temperatura, entre otras magnitudes. La termodinámica se basa en
cuatro leyes principales: el equilibrio termodinámico (o ley cero), el principio de
conservación de la energía (primera ley), el aumento temporal de la
entropía (segunda ley) y la imposibilidad del cero absoluto (tercera ley).
[9]
Mecánica cuántica
Esquema de una función de onda monoelectrónica u
orbital en dos dimensiones.
La mecánica cuántica es la rama de la física que trata los
sistemas atómicos y subatómicos, y sus interacciones con la radiación electromagnética, en términos de cantidades
observables. Se basa en la observación de que todas las formas de
energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados
cuantos. Sorprendentemente, la
teoría cuántica sólo permite normalmente cálculos
probabilísticos o
estadísticos de las características observadas de las
partículas elementales, entendidos en términos de funciones de onda.