Ramas de la física: Electromagnetismo

• La física se divide en varias ramas que estudian diferentes aspectos del universo.
• Las principales ramas incluyen electromagnetismo, termodinámica, mecánica, acústica y óptica.

Electromagnetismo

• El electromagnetismo es la rama que estudia la interacción entre cargas eléctricas y magnéticas.
• Describe la creación de campos magnéticos por cargas eléctricas en movimiento.
• Describe cómo los campos magnéticos variables inducen corrientes eléctricas.
• Los fenómenos electromagnéticos son mediados por el campo electromagnético.
• El campo electromagnético se manifiesta como ondas electromagnéticas, incluyendo la luz.
• Las ecuaciones de Maxwell unifican los fenómenos eléctricos y magnéticos.
• Tiene aplicaciones en generadores, motores eléctricos, transformadores y comunicaciones inalámbricas.
• La fuerza electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.
• Las otras fuerzas fundamentales son la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad.
• Los conceptos clave incluyen carga eléctrica, corriente eléctrica y campo eléctrico.
• Otros conceptos clave son campo magnético, fuerza de Lorentz, inducción electromagnética y ondas electromagnéticas.

Termodinámica

• La termodinámica estudia el calor y su relación con otras formas de energía.
• Se centra en las leyes que gobiernan la conversión de energía y la transferencia de calor.
• También se centra en el concepto de entropía.
• Es fundamental para entender el funcionamiento de máquinas térmicas, como motores de combustión interna y refrigeradores.
• Las leyes de la termodinámica:
  • Ley cero: Dos sistemas en equilibrio térmico con un tercero están en equilibrio térmico entre sí.
  • Primera ley: La energía total de un sistema aislado se conserva.
  • Primera ley: El cambio en la energía interna es igual al calor añadido menos el trabajo realizado.
  • Segunda ley: En un proceso termodinámico, la entropía de un sistema aislado siempre aumenta o permanece constante.
  • Tercera ley: La entropía de un sistema tiende a un valor mínimo cuando la temperatura se acerca al cero absoluto.
• Los conceptos clave incluyen temperatura, calor, trabajo y energía interna.
• Otros conceptos clave incluyen entalpía, entropía, equilibrio térmico y procesos reversibles e irreversibles.
• Los ciclos termodinámicos también son un concepto clave.
• Tiene aplicaciones en ingeniería, química, biología y climatología.

Mecánica

• La mecánica estudia el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo causan.
• Se divide en estática, que estudia los objetos en reposo o en equilibrio.
• Dinámica, que estudia los objetos en movimiento y las causas de ese movimiento.
• Cinemática, que describe el movimiento sin considerar las causas.
• La mecánica clásica se basa en las leyes de Newton.
• Las leyes de Newton describen la relación entre fuerza, masa y aceleración.
• Las leyes de Newton son:
  • Primera ley (ley de la inercia): Un objeto permanece en reposo o en movimiento uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él.
  • Segunda ley: La fuerza neta sobre un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por su aceleración (F = ma).
  • Tercera ley (ley de acción y reacción): Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
• Los conceptos clave incluyen desplazamiento, velocidad, aceleración y fuerza.
• Otros conceptos clave son masa, inercia, trabajo, energía y potencia.
• Momento lineal y momento angular también son conceptos clave.
• Tiene aplicaciones en ingeniería, astronomía, robótica y biomecánica.
• La mecánica cuántica describe el comportamiento de la materia a nivel atómico y subatómico.
• La mecánica relativista se utiliza cuando las velocidades se acercan a la velocidad de la luz.
• A estas velocidades, las leyes de Newton no son precisas.

Acústica

• La acústica estudia el sonido y su propagación.
• Examina la producción, transmisión y recepción de ondas sonoras.
• Se aplica en música, arquitectura, ingeniería de audio y diagnóstico médico (ultrasonido).
• Estudia fenómenos como la reflexión, refracción, difracción e interferencia de las ondas sonoras.
• Los conceptos clave incluyen frecuencia, longitud de onda, amplitud e intensidad.
• Otros conceptos clave son velocidad del sonido, resonancia, reverberación y ruido.
• La acústica arquitectónica se centra en diseñar espacios que optimicen la calidad del sonido.
• Ejemplos de espacios que optimizan la calidad del sonido son salas de conciertos y estudios de grabación.
• La psicoacústica estudia cómo los humanos perciben y procesan el sonido.
• La acústica submarina se utiliza para la comunicación y detección bajo el agua.

Óptica

• La óptica estudia la luz y su comportamiento.
• Se divide en:
  • Óptica geométrica: Describe la luz como rayos que viajan en línea recta, útil para el diseño de lentes y espejos.
  • Óptica física: Considera la luz como una onda electromagnética, explicando fenómenos como la interferencia y la difracción.
• La óptica cuántica estudia la luz como fotones, partículas de energía.
• Los conceptos clave incluyen reflexión, refracción, difracción e interferencia.
• Otros conceptos clave son polarización, dispersión, longitud de onda, frecuencia e intensidad de la luz.
• Tiene aplicaciones en la fabricación de lentes, telescopios, microscopios, fibras ópticas y láseres.
• También se usa en tecnologías de visualización, como pantallas de televisión y proyectores.
• La espectroscopia, que analiza la luz emitida o absorbida por las sustancias, es una herramienta importante en la química y la astronomía.