Ramas de la física

TEMAS DE FÍSICA

Ramas de la física

Mecánica

Termodinámica

Óptica

Electromagnetismo

Principios

Leyes de Newton

Gravedad

Sistema inercial

Ley de conservación

Herramientas

Vector

Producto escalar

Producto vectorial

Producto mixto

Sistema de coordenadas

Derivada

Integral y función primitiva

RAMAS DE LA FISICA

Mecanica

Termodinámica

Óptica

Electromagnetismo

Mecánica

La Mecánica es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El conjunto de disciplinas que agrupa la mecánica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en tres bloques principales:

• Mecánica clásica: se subdivide en Cinemática (también llamada Geometría del movimiento), que se ocupa del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan, y Dinámica, que describe el movimiento estudiando las causas de su origen.

• Mecánica de medios continuos que engloba a mecánica de sólidos deformables y la mecánica de fluidos.

• La mecánica no convencional, que incluye efectos relativistas y cuánticos, y se trata más adelante en el artículo.

La mecánica es una ciencia física, ya que estudia fenómenos físicos. Sin embargo, mientras algunos la relacionan con las matemática, otros la relacionan con la ingeniería. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que, si bien la mecánica es la base para la mayoría de las ciencias de la ingeniería clásica, no tiene un carácter tan empírico como estas y, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo, se parece más a la matemática. Una aplicación de la mecánica acoplada la simulación es la dinámica molecular.

Tabla de contenidos

• 1 Subdisciplinas de la mecánica

o 1.1 Mecánica clásica

o 1.2 Mecánica de medios continuos

o 1.3 Mecánica relativista

o 1.4 Mecánica cuántica

• 2 Estudios interdisciplinarios relacionados con la mecánica

Subdisciplinas de la mecánica

Mecánica clásica

Incluye tanto la mecánica del sólido rígido como la mecánica de la partícula y otros sistemas mecánicos con un número finito de grados de libertad. Existen tres formulaciones diferentes, que difieren en el grado de formalización:

• Mecánica newtoniana, que dio origen a las demás disciplinas y que se divide en el estudio del equilibrio (Estática), la descripción del movimiento (Cinemática) y el estudio de las fuerzas (Dinámica).

• Mecánica lagrangiana, una formulación matemática muy potente de la mecánica newtoniana basada en el principio de mínima acción, que emplea el formalismo de variedades diferenciables, en concreto el espacio de configuración y el espacio fásico.

• Mecánica hamiltoniana, otra formulación de la mecánica clásica, que usa el formalismo de variedades simplécticas.

Aplicados al espacio euclídeo tridimensional y a sistemas de referencia inerciales, las tres formulaciones son básicamente equivalentes.

Mecánica de medios continuos

Trata de cuerpos materiales extensos deformables y que no pueden ser tratados como sistemas con un número finito de grados de libertad. Esta parte de la mecánica trata a su vez de:

• La mecánica de sólidos deformables, que considera los fenómenos de la elasticidad, la plasticidad, la viscoelasticidad, etc.

• La mecánica de fluidos, que comprende un conjunto de teorías parciales como la hidráulica, la hidrostática o fluidoestática y la hidrodinámica) o fluidodinámica. Dentro del estudio de los flujos se distingue entre flujo compresible y flujo incompresible. Si se atiende a los fluidos de acuerdo a su ecuación constitutiva, se tienen fluidos perfectos, fluidos newtonianos y fluidos no-newtonianos.

• La acústica, la mecánica ondulatoria clásica, etc.

Mecánica relativista

La Mecánica relativista o Teoría de la Relatividad comprende:

• La Teoría de la Relatividad Especial, que describe adecuadamente el comportasmiento clásico de los cuerpos que se mueven a grandes velocidades en un espacio-tiempo plano (no-curvado).

• La Teoría general de la relatividad, que generaliza la anterior describiendo el movimiento en espacios-tiempo curvados, además de englobar una teoría relativista de la gravitación que generaliza la teoría de la gravitación de Newton.

Mecánica cuántica

La Mecánica cuántica trata con:

• La Física de partículas, su movimiento, estructura, interacción y transformaciones.

• La Física nuclear, especialización de la Física de partículas a los núcleos atómicos.

• La Física atómica, que trata la estructura atómica y molecular.

• La Física de la materia condensada, que se dedica al estudio de gases, sólidos y líquidos desde la perspectiva de cómo emergen sus propiedades a partir de las propiedades de las moléculas que los forman.

Estudios interdisciplinarios relacionados con la mecánica

• La Biomecánica, que aplica conceptos mecánicos dentro de la biología y la medicina.

• La Mecánica estadística, que trata con agregados de muchas partículas. Usa tanto formulaciones de la mecánica hamiltoniana como formulaciones de la teoría de probabilidad. Además, la mecánica estadística provee fundamento a ciertas áreas de la termodinámica. Existen estudios de mecánica estadístico basados tanto en la mecánica clásica como en la mecánica cuántica.

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica"

Termodinámica

La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo.

Está íntimamente relacionada con la mecánica estadística, de la cual se pueden derivar numerosas relaciones termodinámicas. La termodinámica estudia los sistemas físicos a nivel macroscópico, mientras que la mecánica estadística suele hacer una descripción microscópica de los mismos.

Trabajo (física)

Tabla de contenidos

• 1 Leyes de la Termodinámica

o 1.1 Ley cero de la termodinámica

o 1.2 Primera ley de la termodinámica

o 1.3 Segunda ley de la termodinámica

 1.3.1 Enunciado de Carnot

 1.3.2 Enunciado de Clausius

 1.3.3 Otra interpretación

o 1.4 Tercera ley de la termodinámica

• 2 Rendimiento termodinámico

• 3 Diagramas termodinámicos

• 4 Véase también

Leyes de la Termodinámica

Ley cero de la termodinámica

A este principio se le llama "equilibrio térmico". Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura. Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

Primera ley de la termodinámica

También conocido como principio de la conservación de la energía, la Primera ley de la termodinámica establece que si se realiza trabajo sobre un sistema, la energía interna del sistema variará. La diferencia entre la energía interna del sistema y la cantidad de energía es denominada calor. Fue propuesto por Antoine Lavoisier.

En otras palabras: La energía no se crea ni se destruye solo se transforma. (conservación de la energía).

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley indica las limitaciones existentes en las transformaciones energéticas. En un sistema aislado, es decir, que no intercambia materia ni energía con su entorno, la entropía (desorden en un sistema) siempre habrá aumentado (nunca disminuido, como mucho se mantiene) desde que ésta se mide por primera vez hasta otra segunda vez en un momento distinto. En otras palabras: El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde una temperatura más alta a una más baja. Existen numerosos enunciados, destacándose también el de Carnot y el de Clausius.

Enunciado de Carnot

Nicolas Léonard Sadi Carnot en 1824 propuso : La potencia motriz del calor es independiente de los agentes que intervienen para realizarla; su cantidad se fija únicamente por la temperatura de los cuerpos entre los que se hace, en definitiva, el transporte calórico.

Enunciado de Clausius

Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.

En palabras de Sears es : " No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada".

Ambos enunciados son equivalentes y expresan una misma ley de la naturaleza. "La energía no se crea ni se destruye solo se transforma".

Donde:

, rendimiento del ciclo de Carnot.

, temperaturas de la fuente fría (c) y caliente (h).

, rendimiento máximo.

Otra interpretación

Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente. Debido a esto podemos

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