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Leyes de la Física

Las leyes de la física también conocidas como leyes naturales, se trata de unos tipos de principios físicos que han sido establecidos a través de bases y evidencias empíricas, además de hechos concretos. Estas leyes pueden aplicarse de acuerdo a ciertos fenómenos o condiciones específicas. Generalmente se necesita de una teoría, de manera que se pueda deducir que la ley posee consideraciones o especulaciones abstractas. Estas leyes científicas de la física tienden a ser conclusiones con observaciones científicas y experimentos físicos que se repiten por muchos años.

Leyes de la Física


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Qué son leyes físicas

El término viene del latín lex, que significa orden o regla y physicus, que hace alusión a algo natural, juntos significan reglas naturales o principios naturales, en este caso, de la física, química, leyes de la física cuántica o de la termodinámica. Para hablar de estas leyes, es necesario decir que la física es una ciencia que se encarga de estudiar todas aquellas propiedades referentes a la materia y la energía, acá también incluyen también el espacio, el tiempo y todas aquellas interacciones comunes entre cada elementos mencionado anteriormente.

Ahora, cuando se habla de las normativas naturales de la física, es común hacer referencia con las leyes de Newton, una serie de teorías de la mecánica clásica que fueron presentadas hace muchísimos años, pero además, se mencionan las teorías de Albert Einstein como un fundamento para estas leyes. Existen otros ejemplos aplicables, por ejemplo, la ley de Boyle-Mariotte, la de conservación, la ley de la causalidad física, las leyes de la termodinámica, etc.

Características de las leyes físicas

A lo largo de los años han surgido diferentes propiedades referentes a las leyes de la física, algunas se caracterizan por ser únicas y específicas de sus autores. Si se habla de algo general, se podría decir que estas leyes son absolutas, pues nada en el universo tiene la capacidad de afectarlas, esto fue estimado por Davies en el año 1992.

También se dice que estas son omnipotentes, pues cada partícula del universo las cumple sin excepción alguna, esto también lo estipulo Davies en el mismo año, siguiendo diferentes observaciones de las leyes científicas de la física.

También se dice que son generales y que tienen la capacidad de conservar su magnitud, así como de expresar todas las simetrías que existen en el espacio y el tiempo. Por último, son reversibles, aunque esto solo sucede cuando no son cuánticas. Pero además de estas, también se encuentran unas características más específicas y serán explicadas a continuación:

Verdaderas

Hasta el momento, no ha existido alguna observación que vaya en contra de estas leyes, por eso se dice que son total y absolutamente verdaderas.

Universales

Son llamadas así porque se puede aplicar en cualquier parte del universo y no sufrirán alteraciones ni contradicciones de ningún tipo.

Simples

Tienen esta característica porque tiende a expresarse en ecuaciones matemáticas.

Estables

Esto se debe a que, pese al tiempo que ha pasado desde que fueron descubiertas, no han cambiado.

Tipos de leyes físicas

Dentro de las principales leyes de la física, se encuentra una clasificación bastante amplia sobre cada tipo de ley natural que existe en la actualidad y todas estas serán explicadas a continuación.

Definiciones

Los científicos alegan que muchas de las leyes científicas pueden ser tomadas en cuenta como definiciones de tipo matemático, un ejemplo básico de esto es la segunda ley de Newton, es decir, el principio de la incertidumbre y de la causalidad.

Sin embargo, es importante mencionar que estas leyes siguen siendo empíricas aunque tienden a explicar todo lo que perciben los sentidos, es por ello que no se puede considerar como hechos matemáticos. Los científicos dicen que las referencias de las leyes hacen alusión a un hecho, pero estos no forman parte de la ciencia, no a priori.

Simetrías matemáticas

Leyes de la Física - Cálculos

Las principales leyes de la física tienden a reflejar simetrías de tipo matemáticas, mismas que se ubican en la naturaleza, un ejemplo de ello es el principio de exclusión creado por Pauli, pero también están las leyes de conservación, las cuales reflejan la homogeneidad del espacio, por último, la transformación, creada por Lorentz, quien explica un simetria racional entre el tiempo y el espacio. Todas estas leyes tienen la capacidad de comprobar de manera constante, que existe una forma experimental para poder lograr o alcanzar grados mayores a nivel de exactitud.

Aproximaciones

Tal como se mencionó con anterioridad, muchas de las leyes que se conocen actualmente son aproximaciones de otras que poseen dominio algo limitado en la aplicabilidad y que tienden a ser más generales que el resto. Un ejemplo de esto, es la gravitación y la dinámica de Newton, ambas, son aproximaciones tanto de la relatividad limitada como de la relatividad general en cuanto a condiciones de masa baja. En todos estos casos, lo más recomendable es emplear las opciones más aproximadas de estas normativas, quizás algunas que sean simples, en lugar de ejecutar las generales y precisas.

Ejemplos de leyes físicas

En esta vertiente se va a plasmar y explicar la lista de todas las leyes de la física que existen en la actualidad.

Ley de Hess

Leyes de la Física - Cerillo encendido

En termodinámica es empleada para comprobar indirectamente el calor de reacción y, según el precursor de esta ley, el químico suizo Germain Henri Hess en 1840, instituyó que si un proceso de reactivos reaccionan para dar un proceso de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la reacción se realiza en uno o más períodos.

Es decir, que el calor de reacción solo necesita de los reactivos y los productos, o también que el calor de reacción es una función de estado. La Ley de Hess es el empleo de las reacciones químicas convirtiéndose en uno de los primeros principios de la termodinámica.

Este principio es un sistema cerrado adiabático, es decir, que no hay intercambio de calor con otros sistemas o su entorno como si está aislado, que se desarrolla en una fase inicial a otra fase final.

Ley de Proust

Es aquella que expresa que el número relativo de los elementos conformados dentro de un compuesto, se conservan constantes, sin tomar en cuenta el origen de dicho compuesto. Esta ley fue propuesta por primera vez por el químico de origen francés Louis Proust en el año de 1795. A través de esta ley Proust también demostró que la teoría del químico Berthollet era incorrecta, ya que este aseguraba que algunas mezclas químicas podían variar en su composición, dependiendo de la manera en que eran preparadas.

Proust le atribuyó esta equivocación al empleo erróneo de sustancias químicas que no estaban del todo purificadas. El éxito de Proust fue más que evidente y su teoría se estableció de manera definitiva, gracias al respaldo de otro químico llamado Jons Berzelius, quien apoyó su hipótesis, la cual fue aceptada de manera unánime.

Ley general de los gases ideales

Surge como resultado de la mezcla de tres leyes simples: la ley de Boyle, la de Charles y la de Gay-Lussac. Matemáticamente estas leyes describen cada una de las variables termodinámicas con respecto a otras, mientras el resto se mantiene constante.

Por ejemplo, la ley de Boyle formula que el volumen y la presión se encuentran inversamente proporcional entre ellos, al estar en una temperatura constante.

La ley de Charles, por su parte, afirma que el volumen y la temperatura serán proporcionales entre sí, siempre que la presión se conserve constante. Y por último, la ley de Gay-Lussac enuncia que puede existir una directa proporcionalidad entre la presión y la temperatura, siempre que el volumen se conserve constante.

Lo anterior demuestra que tanto la ley de Boyle, como la de Charles pueden mezclarse en un postulado que indique a su vez, la dependencia existente entre el volumen de una masa específica de gas, con relación a la temperatura y la presión.

Ley de avogadro

Forma parte de las famosas leyes de los gases ideales. Fue formulada por primera vez por el físico Amedeo Avogadro, quien a través de su teoría acerca de la cantidad de moléculas existentes en unas muestras de gas, logra explicar cómo los gases se mezclan, conservando una proporción simple entre ellos.

Avogadro sustenta su hipótesis en los estudios que hasta ese momento existían sobre los gases y en los resultados obtenidos en sus experimentos.

Avogadro formula en 1811 el siguiente postulado: “los volúmenes similares de gas de distintas sustancias, al ser calculados en igualdad de condiciones en presión y temperatura, presentan la misma cantidad de partículas.”

¿Por qué sucede esto? porque cuando se aumenta la cantidad de gas dentro de un recipiente, va a existir mayor número de moléculas, lo que originará un alza en la frecuencia de las colisiones contra las paredes del envase, lo que conlleva a que la presión dentro del envase sea mucho mayor que la exterior, provocando que el émbolo se dirija hacia arriba súbitamente.

Ahora, al haber mayor volumen del envase, la cantidad de choques de las moléculas contra la pared del envase bajara y la presión, retorna a su valor original.

Ley de vasos comunicantes

Leyes de la Física - Vasos comunicantes

Es una ley aplicada en el campo de la física y la química, ella demuestra cómo un líquido homogéneo puede tener un mismo nivel al ser vertido en una serie de envases conectados a través de unos conductos sin que la forma u orientación de los vasos afecte el nivel.

Este líquido que se encuentra en estado de reposo, al ser sumado con más líquido de la misma consistencia, aumentará su volumen, pero mantendrá el nivel en todos los vasos. El nivel del líquido en los vasos se mantendrá aun cuando estos estén inclinados.

El principio científico en el que está basada esta teoría apunta a que se trata de la presión atmosférica y la gravedad, dos valores constantes que actúan directamente en el líquido contenido en el vaso, empujando hacia abajo de manera uniforme indiferentemente de la geometría del envase.

Este principio, fue introducido Blaire Pascal quien aseveró con sus estudios que “La presión que se ejerce sobre un mol de líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones” a esto se le denominó “Principio de Pascal”.

Aplicaciones de las leyes de la física

La mayoría de estas ordenanzas de la física son aplicables en el día a día de las personas, algunas con más frecuencia que otras, por ejemplo, las fuerzas del principio de la acción y reacción, es decir, la tercera ley de Newton. Si un cuerpo ejerce una determinada fuerza sobre otro, este posee una fuerza idéntica, solo que en dirección contraria.

Esto explica de manera precisa por qué cuando se toma la acción de empujar a una persona para que caiga, el cuerpo realiza la acción en sentido contrario, ejemplo, cuando se quiere dar un salto, la persona utiliza el suelo para impulsarse.

También está la ley de inercia, la cual establece que si existe un cuerpo que no ejecuta fuerza alguna, este va a moverse indefinidamente en línea recta bajo una velocidad constante. Un ejemplo de ello es cuando se juega baloncesto, la pelota cae al suelo, rueda y no se detiene hasta que alguien más la toma.

También están las leyes de la física en el fútbol, ejemplo, la ley de fuerza, la cual establece que la velocidad del objeto siempre va a depender de la fuerza que se le haya aplicado, la cual es proporcional a su masa. La velocidad del balón depende de la fuerza con la que el jugador haya pateado.

Ahora, la aplicación de las normativas de la física en los choques tienden a ser similares, de hecho, la palabra hace referencia a una interacción entre dos o más objetos, de estos, mínimo debe existir uno en movimiento para que pueda haber intercambio de energía. cualquier contacto entre objetos puede generar un choque, más aún si uno de ellos tiene una velocidad alta. Si se habla de un choque de auto, se cumplen dos leyes, la primera es la acción y reacción y la segunda es el principio de conservación lineal.

Preguntas Frecuentes sobre Leyes de la Física

¿Cuáles son las leyes de la física?

La ley de Hess, de Proust, general de los gases ideales, de avogadro y de vasos comunicantes.

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¿Cómo se comprueba la validez de las leyes de la física?

A través de diferentes análisis, pruebas y experimentos físicos.

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¿Se pueden romper las leyes de la física?

Es imposible romperlas.

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¿Qué leyes de la física se cumplen en los choques?

La de acción y reacción y el principio de conservación.

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¿Cómo surgen las leyes de la física?

Justo después del bigbang, luego de la formación de los primeros átomos.

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Bibliografía

Pérez, Mariana. ( Última edición:6 de enero del 2021). Definición de Leyes de la Física. Recuperado de: //conceptodefinicion.de/leyes-fisica/. Consultado el 25 de enero del 2021