El estudio de la materia, movimiento y energía es el objetivo y aplicación primordial de los principios de la física. Esta es la rama basal de la ciencia y sus leyes expresan mediante un lenguaje matemático. La física se compone de dos fases fundamentales que son la teoría y el experimento. La primera se trata de la formulación de un marco conceptual.
Por otro lado, la fase experimental se compone de la observación de fenómenos, controlando las condiciones y empleando métodos precisos, además de confiables. Para aplicar los principios de la física es necesario unificar las fases experimental y teórica de esta ciencia, de manera que se puedan obtener avances relevantes en distintas áreas donde se ve implicada la física.
Estudiar y comprender los principios de la física es uno de los primeros objetivos en diversas carreras prácticas. Comienza a formalizar tus conocimientos en carreras como Ingeniería Industrial, donde te podrás preparar para ejercer de manera práctica los principios y leyes de las ciencias matemáticas y físicas.
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Bases y principios de la física
Los principios de la física se consideran como las bases sobre las cuales se han construido y siguen construyendo las demás leyes y ecuaciones. Dichos principios suelen considerarse como sentidos comunes físicos, ya que sus conceptos y aplicaciones son coherentes entre sí.
Gracias a las bases que proveen los principios de la física, es posible establecer un complejo conjunto de ecuaciones que se aproximan a la explicación de los fenómenos que componen el mundo físico. Tradicionalmente, se conocen 5 principios básicos, que son:
- Principio de constitución: Este principio indica que la materia se constituye básicamente de varios tipos de partículas idénticas entre sí. Dicho concepto también se conoce como el principio de localidad.
- Principio de causalidad: El cual indica que el estado futuro depende únicamente del estado presente.
- Principio de covarianza: Se debe aplicar una transformación de coordenadas arbitrarias con el fin de mantener principios físicos invariantes.
- Principio de invarianza o simetría: Este principio hace referencia a la homogeneidad del espacio-tiempo.
- Principio de equiprobabilidad: Se espera que todos los estados de un sistema aislado estén ocupados con igual probabilidad.
¿Qué estudia la física?
La física pretende estudiar la materia y sus movimientos a través del espacio-tiempo. Para ello, los principios de la física cuentan con conceptos relacionados con la energía y la fuerza. Las demás ciencias naturales, como la química y la biología, parecen obedecer fielmente los principios de la física. Esto tiene gran sentido si comprendemos que las leyes físicas de la materia, energía y fuerzas fundamentales, son las que controlan las interacciones entre entidades físicas de distintas dimensiones, comenzando con las partículas.
Podría afirmarse que el objetivo relevante de esta ciencia es el de encontrar o establecer un conjunto de leyes, que sean capaces de gobernar la materia, movimiento y energía. Estas deben ser aplicables en distintas dimensiones. Desde escalas microscópicas, como partículas subatómicas, hasta escalas macroscópicas y extragalácticas, como la vida cotidiana o el movimiento de los cuerpos celestes.
Es probable que este objetivo último parezca muy ambicioso, además de que aún no se establecen teorías unificadas capaces de explicar los fenómenos físicos. Aunque es probable que nunca se establezca una verdad única que explique todos los fenómenos de la materia, a través del tiempo se han logrado establecer varios conjuntos de leyes y principios que dan cuentas de los misterios que gobiernan la materia y la energía.
Diferencia entre leyes y principios de la física
En áreas de estudio tan complejas como la física, es común confundir algunos términos como las leyes y los principios de la física. Una forma sencilla de reconocer la diferencia entre ambos procesos, es reconocer las leyes como una idea sobre la naturaleza del universo. Estas deben ser verificables mediante procesos experimentales.
En general, las leyes se componen de un conjunto de criterios que permiten describir los fenómenos. Además, pueden estar compuestas de una ecuación matemática comprobable y válida. Para establecer las leyes se deben tomar en cuenta una serie de probabilidades e hipótesis que compiten y se anulan entre sí.
Las leyes se encargan de explicar las numerosas observaciones que se generan durante la producción de los fenómenos físicos. Cuando las leyes propuestas son capaces de analizar las observaciones y explicar los fenómenos de modo general y universal, entonces son aceptadas por los científicos. Las leyes deben poder ser aplicadas a distintos objetos, pero solo se cumplirán bajo ciertos contextos.
Principios científicos
Por su parte, los principios se tratan más de una regla o mecanismo a través del cual funcionan los fenómenos. Para establecer un principio es necesario cumplir con mayores requisitos y explicaciones más complejas, a diferencia de las leyes que se valen de una única ecuación universal.
A través de los principios de la física, es posible describir conceptos y valores como la entropía. Para establecer estos términos, los científicos siguen una serie de pasos, en los que identifican un problema, recopilan información, establecen hipótesis y generan conclusiones.
Ejemplos cotidianos de los principios de la física
Muchos aspectos de la vida, como la teoría celular, evolución, termodinámica, teoría de los genes, homeostasis y muchos otros, se basan en los principios de la física. Estos últimos se refieren en muchos casos, a ideas generales que rigen distintas disciplinas científicas como la biología, geología, geografía, química, entre otros.
La vida cotidiana se encuentra llena de ejemplos de aplicación de la física. De esta manera, es posible determinar la velocidad de objetos en movimiento, las fuerzas que actúan en determinadas situaciones y muchas otros aspectos del día a día.
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