Descubriendo de qué se trata la física

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Pueden observar mucho a su alrededor todo el tiempo en medio de su complejo mundo. Las hojas se ondulan, el sol brilla, las estrellas parpadean, las bombillas brillan, los coches se mueven, las impresoras de computadoras imprimen, la gente camina y anda en bicicleta, los arroyos fluyen, y así sucesivamente. Cuando te detienes para examinar estas acciones, tu curiosidad natural da lugar a preguntas interminables:

  • ¿Por qué resbalo cuando intento escalar ese banco de nieve?
  • ¿De qué se tratan esas estrellas? ¿O son planetas? ¿Por qué parecen moverse?
  • ¿Hay mundos ocultos que no puedo ver?
  • ¿Por qué las mantas me calientan?

La física es una indagación sobre el mundo y su funcionamiento, desde lo más básico (como aceptar la inercia de un coche muerto que tratas de empujar) hasta lo más exótico (como mirar en el más pequeño de los mundos dentro de la más pequeña de las partículas para tratar de dar sentido a los componentes fundamentales de la materia). En su raíz, la física consiste en tomar conciencia de su mundo.

Observar objetos en movimiento

Algunas de las preguntas más fundamentales que puedes tener sobre el mundo se refieren a los objetos en movimiento. ¿Esa roca rodará más despacio hacia ti? ¿Qué tan rápido tendrás que moverte para apartarte de su camino? El movimiento fue una de las primeras exploraciones de la física, y la física ha demostrado ser muy buena para encontrar respuestas.

Pero hay más en la historia. Describir el movimiento y cómo funciona es el primer paso para comprender realmente la física, que consiste en observaciones y mediciones y en crear modelos mentales y matemáticos basados en esas observaciones y mediciones.

Cuando miras a tu alrededor, ves que el movimiento de los objetos cambia todo el tiempo. Usted ve una motocicleta que se detiene en la señal de alto. Se ve una hoja que cae y se detiene cuando golpea el suelo, sólo para ser levantada de nuevo por el viento. Usted ve una bola de billar golpeando otras bolas en la manera incorrecta para que todas se muevan sin ir a donde deberían.

El movimiento cambia todo el tiempo como resultado de la fuerza. Puede que conozcas los fundamentos de la fuerza, pero a veces se necesita un experto para saber realmente lo que está sucediendo de una manera mensurable. En otras palabras, a veces se necesita un físico como tú.

Absorbiendo la energía a su alrededor

No tienes que mirar muy lejos para encontrar tu próxima pieza de física. Al salir de su casa, por ejemplo, es posible que escuche un choque en la calle. Dos coches han chocado a gran velocidad y, unidos, se deslizan hacia ti.

Gracias a la física, puedes hacer las mediciones y predicciones necesarias para saber exactamente qué tan lejos tienes que moverte para salir del camino. Sabes que va a costar mucho detener los autos. ¿Pero mucho de qué?

Ayuda tener las ideas de energía e ímpetu dominadas en ese momento. Estas ideas se utilizan para describir el movimiento de los objetos con masa. La energía del movimiento se llama energía cinética, y cuando se acelera un coche de 0 a 60 millas por hora en 10 segundos, el coche termina con mucha energía cinética.

¿De dónde viene la energía cinética? No de la nada – si lo hiciera, no tendría que preocuparse por el precio de la gasolina. Con el uso de la gasolina, el motor funciona en el coche para ponerlo al día.

O digamos, por ejemplo, que no se puede permitir el lujo de un motor cuando está subiendo un piano por las escaleras de su nueva casa. Pero siempre hay tiempo para un poco de física, así que saca tu calculadora para calcular cuánto trabajo tienes que hacer para subir los seis pisos hasta tu nuevo apartamento.

Después de subir las escaleras, su piano tendrá lo que se llama energía potencial, simplemente porque usted pone mucho trabajo contra la gravedad para subir el piano a esos seis pisos.

Desafortunadamente, tu compañero de cuarto odia los pianos y deja caer los tuyos por la ventana. ¿Qué pasa después? La energía potencial del piano debido a su altura en un campo gravitacional se convierte en energía cinética, la energía del movimiento. Es un proceso interesante de observar, y decides calcular la velocidad final del piano cuando llega a la calle.

Luego, usted calcula la cuenta del piano, se la da a su compañero de cuarto y regresa abajo a buscar su batería.

Sentirse caliente pero no molesto

El calor y el frío son parte de tu vida diaria, así que, por supuesto, la física está contigo en verano y en invierno. ¿Alguna vez has visto las gotas de condensación en un vaso de agua fría en una habitación caliente? El vapor de agua en el aire se enfría cuando toca el vidrio y se condensa en agua líquida. El vapor de agua pasa la energía térmica a la bebida fría, que acaba calentándose.

La termodinámica puede decirle cuánto calor está irradiando en un día frío, cuántas bolsas de hielo necesita para enfriar un pozo de lava, la temperatura de la superficie del sol y cualquier otra cosa que tenga que ver con la energía térmica.

También descubres que la física no se limita a nuestro planeta. ¿Por qué el espacio es frío? Está vacío, así que ¿cómo puede ser frío? No es frío porque se puede medir su temperatura como frío. En el espacio, usted irradia calor, y muy poco calor se irradia de vuelta a usted. En un ambiente normal, usted irradia calor a todo lo que está a su alrededor, y todo lo que está a su alrededor le irradia calor a usted. Pero en el espacio, tu calor simplemente se disipa, así que puedes congelarte.

El calor radiante es sólo una de las tres formas en que se puede transferir el calor. Usted puede descubrir mucho más sobre el calor que ocurre a su alrededor todo el tiempo, ya sea creado por una fuente de calor como el sol o por la fricción.

Jugando con cargas e imanes

Después de dominar el mundo visible de los objetos que se mueven a toda velocidad, puedes pasar al mundo invisible del trabajo y la energía.

Puedes ver tanto la electricidad como el magnetismo en funcionamiento, pero no puedes verlos directamente. Sin embargo, cuando combinas electricidad y magnetismo, produces luz pura – la esencia misma de ser visible.

Una gran parte de la física consiste en desarmar el mundo invisible que te rodea. La materia misma está compuesta de partículas que transportan cargas eléctricas, y un número increíble de estas cargas existen en todas las personas.

Cuando se obtienen concentraciones de cargas, se obtiene electricidad estática y fenómenos que llaman la atención como el relámpago. Cuando esas cargas se mueven, por otro lado, se obtiene electricidad y magnetismo normales de marca de enchufe de pared.

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