MECANICA
CLASICA
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.8
La mecánica analítica es
una formulación matemática abstracta sobre la mecánica; nos permite desligarnos
de esos sistemas de referenciaprivilegiados y
tener conceptos más generales al momento de describir un movimiento con el uso
del cálculo de variaciones. Existen dos
formulaciones equivalentes: la llamada mecánica lagrangiana es una
reformulación de la mecánica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en
la ahora llamada ecuación de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de
segundo orden) y el principio de mínima acción; la otra, llamada mecánica hamiltoniana, es una
reformulación más teórica basada en una funcional llamada
hamiltoniano realizada por William Hamilton. En última instancia las
dos son equivalentes.8
En la mecánica clásica
en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es
absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.
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.
La electrodinámica es el
estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en movimiento y a los
campos eléctricos y magnéticos variables. Dado que una carga en movimiento
produce un campo magnético, la electrodinámica se refiere a efectos tales como
el magnetismo, la radiación electromagnética, y la inducción electromagnética, incluyendo las
aplicaciones prácticas, tales como el generador eléctrico y el motor
eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como
electrodinámica clásica, fue sistemáticamente explicada por James Clerk Maxwell, y las ecuaciones de
Maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Una novedad
desarrollada más reciente es la electrodinámica cuántica, que incorpora
las leyes de la teoría cuántica a fin de explicar la
interacción de la radiación electromagnética con la materia. Paul Dirac, Heisenberg y Wolfgang
Pauli fueron pioneros en la formulación de la electrodinámica
cuántica. La electrodinámica es inherentemente
relativista y da unas correcciones que se introducen en la descripción de los
movimientos de las partículas cargadas cuando sus velocidades se acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos
involucrados con aceleradores de partículas y con
tubos electrónicos funcionando a altas tensiones y corrientes.
El electromagnetismo
abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo, la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que
se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la
mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de
electromagnetismo.
Los principios del
electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales
como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite,bioelectromagnetismo, plasmas, investigación
nuclear, la fibra óptica,
la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de
energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación
remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés, radio / TV, teléfonos,
motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda, fibras
ópticas yláseres.
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