Os 11 ramos da Física (e o que cada um estuda) - Médico - 2023

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O conceito de "física" deriva do grego "physika", que significa "coisas naturais". Nesse sentido, a física é a ciência que nos ajuda a entender exatamente como isso funciona: os fenômenos naturais que nos cercam.

Desde que as civilizações antigas começaram a se questionar sobre as leis que regiam o comportamento dos objetos no mundo, a física tem se expandido para responder a todas as incógnitas sobre o funcionamento do Universo.

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O que é Física e o que ela estuda?

Desde que Galileo Galilei se atreveu a dizer que a Terra não era o centro do Universo até que Stephen Hawking nos contou sobre a natureza dos buracos negros, passando por um Isaac Newton estabelecendo as leis da gravidade, grandes personalidades têm contribuído para cada um. Podemos entender mais sobre os princípios que governam a natureza. Porém, à medida que avançamos no conhecimento do Universo, mais conscientes temos de sua complexidade.

Essa extrema complexidade na natureza dos fenômenos fez com que a física como tal tivesse que se especializar em diferentes ramos, cada um com um campo específico de estudo. Embora a física possa ser definida como a ciência que estuda as propriedades da matéria e da energia, existem muitas nuances e objetos de investigação diferentes.

Neste artigo, revisaremos quais são esses ramos da física, fazendo uma separação tanto pelo tempo histórico em que surgiram quanto pelo objeto de estudo.

Ramos da Física de acordo com a época histórica

Apesar de os filósofos antigos já pesquisarem fenômenos que poderíamos classificar dentro da física, tradicionalmente consideramos que a física como ciência pura nasceu no século XVII com a revolução científica. Foi nessa época que os cientistas começaram a aplicar as leis matemáticas em experimentos sobre o movimento de objetos.

La progresión de la física ha llevado a que ahora ya no solo investiguemos cómo se mueven los objetos, sino que nos preguntamos acerca de las leyes que rigen el comportamiento de los átomos, la velocidad de la luz y partículas que se comportan de forma diferente al "mundo real".

É por isso que fazemos uma classificação dos ramos desta ciência de acordo com o período histórico., diferenciando entre a física clássica, moderna e contemporânea.

1. Física clássica

A física clássica é aquele ramo da física que se desenvolveu durante os primeiros séculos de vida desta ciência e que estudava fenômenos relacionados a grandes objetos que se moviam a uma velocidade bem abaixo da velocidade da luz ou que, pelo menos, poderiam ser estudados com a tecnologia do tempo.

Isaac Newton foi o promotor da física clássica, que durou do século 17 ao início do século 20. Os ramos correspondentes a este tempo são os seguintes:

Mecânica clássica: É o ramo da física encarregado de estudar e analisar o movimento de objetos de dimensões mundanas sob a ação de forças naturais ou artificiais.
Hidrologia: É o ramo da física que estuda o movimento dos corpos líquidos, tanto a sua circulação, distribuição e propriedades nos oceanos, superfície terrestre e atmosfera.
Termodinâmica: É a disciplina encarregada de medir as variações de calor de um corpo produzidas por alterações nas condições em que se encontra.
Acústica: É o ramo da física que tem por objetivo estudar as ondas mecânicas que se propagam por um meio e que são responsáveis pelos sons, infra-som e ultrassom.
Óptica: É o ramo da física que investiga a natureza da luz, tomando-a como uma onda e analisando suas propriedades.
Eletromagnetismo: É a disciplina da física que unifica os fenômenos elétricos e magnéticos em uma única teoria que descreve a interação das partículas carregadas que são responsáveis por esses fenômenos.

Isaac Newton, um dos físicos clássicos mais famosos.

2. Física moderna

A física moderna começa no início do século 20 quando Max Planck investigou algumas partículas imperceptíveis aos nossos sentidos, que chamou de "quânticas". A natureza dessas partículas invisíveis não poderia ser explicada pelas leis da física clássica.

A física, então, passou a estudar os fenômenos que regem o comportamento de objetos do tamanho de átomos e ainda menores, desenvolvendo assim a física moderna. Os ramos pertencentes a esta época são os seguintes:

Mecânica quântica: Da mesma forma que o clássico pretendia fazer, a mecânica quântica estuda e analisa o movimento dos objetos, mas neste caso enfocando os fenômenos que ocorrem no nível subatômico, nos quais as leis da física clássica não se enquadram. Assim, este ramo da física concentra-se no estudo dos eventos que ocorrem no átomo, seu núcleo e nas partículas subatômicas.
Física nuclear: Este ramo da física concentra seu estudo nas propriedades, comportamento e interações dos núcleos atômicos entre eles.
Física atômicaSemelhante ao nuclear, este ramo da física analisa as propriedades e o comportamento dos átomos, focando especialmente nas interações da matéria com outras matérias e com a luz.
Física relativa: Este ramo da física é baseado na Teoria da Relatividade de Einstein, que explica que nada no Universo tem uma velocidade ou uma posição que possa ser classificada como "absoluta". A luz é o único elemento da natureza que não depende de quem a observa, pois é sempre constante. A física relativa toma essa ideia como ponto de partida e analisa os movimentos dos corpos de acordo com a relação que se estabelece entre o espaço e o tempo, sempre levando em consideração que a luz é a única constante no Universo.
Mecânica estatística: Este ramo da física está encarregado de deduzir o comportamento das partículas no espaço através do uso de sistemas matemáticos e modelos de probabilidade a fim de vincular o comportamento microscópico ao macroscópico.
Física molecular: É a disciplina da física que estuda as propriedades das moléculas, com foco na natureza das ligações químicas que se estabelecem entre os átomos dessas moléculas.

3. Física contemporânea

Os estudos relacionados à física moderna ainda estão em andamento, pois há muitas incógnitas pendentes para serem reveladas. No entanto, a física atualmente está expandindo seus limites e estudando fenômenos muito mais complexos, portanto, deve-se mencionar a física contemporânea.

Estas são as áreas de estudo da física contemporânea:

Termodinâmica fora de equilíbrio: Até hoje, os estudos da física moderna eram feitos considerando que os processos ocorriam no que se conhece como equilíbrio termodinâmico, ou seja, os sistemas não sofriam mudanças ou alterações independentemente das condições ambientais. Com esse ramo da física, já estamos trabalhando com fenômenos que ocorrem fora desse equilíbrio.
Dinâmica não linear: Este ramo da física estuda o comportamento dos objetos levando em consideração muitos outros parâmetros, tornando seu estudo extremamente complexo. Está relacionado à Teoria do Caos, que explica que os sistemas físicos são muito sensíveis a pequenas variações nas condições em que se encontram.

Ramos da Física de acordo com seu objeto de estudo

Tendo revisto os ramos da física de acordo com o momento da história em que surgiram, Podemos também fazer uma classificação de acordo com seu objeto de estudo.

A classificação que propomos é ordenar esses ramos de acordo com o tamanho do que estudam. Ordenados em ordem decrescente do tamanho do objeto de estudo, temos o seguinte.

1. Cosmologia

Cosmologia é o ramo da física que abrange o maior campo de estudo. Na verdade, é tão grande que não há nada maior, a menos que saibamos no momento.

A cosmologia é responsável por estudar o Universo como um todo, analisando e tentando descobrir questões sobre sua origem e evolução, bem como as leis gerais que regem seu comportamento.

2. Astrofísica

Astrofísica é a disciplina da física aplicada à astronomia que é responsável por estudar o movimento, estrutura, composição e evolução dos corpos celestes. Ele levanta leis que nos permitem explicar a natureza de objetos como estrelas, cometas, planetas e outros objetos no Cosmos.

3. Geofísica

Geofísica é a disciplina responsável por estudar a Terra de uma perspectiva física: fenômenos relacionados à sua estrutura, condições físicas e propriedades e sua evolução, tentando explicar a história de nossa casa através das leis da física.

4. Biofísica

Biofísica é a disciplina que aplica princípios e métodos pertencentes à mecânica para explicar eventos biológicos que acontecem dentro dos seres vivos.

Essa disciplina torna possível explicar as propriedades biológicas por meio de abordagens puramente físicas.

5. Física atômica

Como mencionado acima, a física atômica concentra seu estudo em conhecer as propriedades dos átomos, focando principalmente nas relações que se estabelecem entre eles e também com a luz.

6. Física Nuclear

A física nuclear é uma disciplina semelhante à atômica, mas que concentra-se em uma parte dos átomos: seu núcleo. Este ramo da física estuda as interações que existem entre os núcleos de diferentes átomos, tentando também decifrar as leis que regem seu comportamento.

7. Fotônica

A fotônica é o ramo da física responsável por estudar a natureza dos fótons, esclarecendo assim nosso conhecimento sobre a luz. Não se limita apenas à luz visível, mas estuda outras partes do espectro para encontrar aplicações para elas.

8. Física de partículas

A física de partículas é um ramo que faz parte do que é conhecido como física teórica. Estuda as menores estruturas do Universo, e de fato são tanto que a existência de muitas delas ainda não foi confirmada experimentalmente.

Esta disciplina é a base para conhecer a natureza mais primitiva do nosso Universo, decifrando assim os pilares sobre os quais se sustentam todas as outras leis físicas.

Referências bibliográficas

Burkhardt, H. (1987). Física do sistema: uma abordagem uniforme para os ramos da física clássica. American Journal of Physics, 55, 344.
Moshfegh, A.Z. Principais ramos da física. Sharif University of Technology: Departamento de Física e Nano Institute.
https://www.jagranjosh.com/general-knowledge/main-branches-of-physics-1550582947-1