¿Qué estudia la estática?

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A grandes rasgos se puede definir a la física como la ciencia encargada de estudiar, describir y analizar las propiedades y características presentes tanto en la materia como en la energía, por lo que también se encarga de abordar la respectiva relación que presentan estos conceptos dentro de nuestro universo.

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Generalmente, este concepto suele interpretarse de un modo más sencillo y práctico como; la disciplina científica que se centra en estudiar los fenómenos físicos presentes en la naturaleza. Esto se puede ver reflejado dentro del extenso campo de aplicación de la física, llegando a abarcar aspectos que van desde las interacciones moleculares de un partícula hasta la descripción y análisis de ciertos fenómenos espaciales.

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De hecho, debido a las características de su campo de estudio, la física es ampliamente considerada como una de las disciplinas más antiguas, llegando incluso a ser mencionada como la primera ciencia formal en nuestra sociedad.

Por consiguiente, no cabe la menor duda de que la física ocupa un merecido puesto dentro de las ciencias base, también denominadas como ciencias naturales, las cuales se pueden definir como el conjunto de disciplinas científicas encargadas de estudiar, analizar y describir todos los aspectos físicos que conforman nuestra realidad, basándose netamente en el razonamiento lógico y el método científico.

Entre las disciplinas más importantes se pueden mencionar a; la biología, la química, la geología y, por supuesto, a la física.

Como es de suponerse, cada una de las ciencias anteriormente mencionadas presenta una estrecha relación entre sí, llegando incluso a formar múltiples especializaciones o campos de estudios centrados únicamente en tratar las similitudes entre ambos enfoques académicos, entre los que se pueden mencionar a; la bioquímica, la fisicoquímica, la geofísica o la biofísica.

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Del mismo modo, al abarcar un campo de investigación tan extenso, el estudio de la física se encuentra estructurado en base a diversas áreas académicas que van a facilitar el análisis y la descripción de ciertos aspectos de los fenómenos físicos. Dentro de los campos más destacados se encuentran a; la física teórica o física pura, la física de partículas, la astrofísica, la física molecular, la física nuclear y la biofísica.

¿Qué es la estática?

A su vez, debido a las características de la física, cada una de estas ramas de investigación se rigen, en mayor o menor medida, en los principios, leyes, modelos o investigaciones pertenecientes a las disciplinas o especializaciones de la física general, usualmente también denominada como física teórica.

En otras palabras, a partir de la física general surgen múltiples áreas académicas que se van a centrar en describir los fenómenos físicos presentes en el universo, y a través de estas investigaciones van a surgir nuevas áreas de estudio que se encargarán de abordar los fundamentos físicos en base a nuevas perspectivas, aplicaciones y entornos de estudio.

Por ejemplo, entre las especializaciones más destacadas dentro del campo de la física teórica se pueden mencionar a; la óptica, la mecánica y la acústica. Por lo que, si evaluamos estos campos de estudio bajo otras perspectivas podemos obtener un nuevo ámbito académico que, dependiendo del estudio, puede o no cumplir con las aproximaciones de la propia física clásica, siguiendo el ejemplo se puede mencionar a la mecánica cuántica o la óptica cuántica, ambas disciplinas pertenecientes al enfoque de la física de partículas.

Una vez aclarado esto, podemos definir a la mecánica como el  área de estudio de la física clásica que se centra en describir y evaluar todas las características presentes en el movimiento de los cuerpos, es decir, se encarga de medir y analizar aspectos como; el reposo, las fuerzas involucradas dentro del movimiento y cómo es la evolución de dicho fenómeno en un intervalo de tiempo determinado.

Naturalmente al abordar uno de los fenómenos físicos más complejos, su estudio se encuentra dividido en diversos enfoques, entre los que se pueden destacar a la mecánica clásica, la mecánica relativista, la biomecánca o la mecánica de fluidos. Sin embargo, en el ámbito académico se destaca mayormente a la mecánica clásica, cuyo estudio se encuentra dividido en tres disciplinas, las cuales son:

  • La cinemática: Es la disciplina encargada de estudiar y describir el movimiento de un objeto sin evaluar los factores o causas que dieron origen a dicho desplazamiento.
  • La dinámica: Es la ciencia que se centra en evaluar, describir e interpretar los motivos o fuerzas que dan origen al desplazamiento de los cuerpos en un sistema.

Y la estática, la cual se puede definir como la especialidad que se encarga de estudiar el equilibrio de las fuerzas dentro de un sistema físico, en otras palabras, se centra únicamente en el estado del movimiento en el que la posición de un cuerpo no presenta ninguna variación en un tiempo determinado. Esto se puede observar en su respectivo origen etimológico, a partir de la palabra griega statikos que puede ser interpretada como “equilibrio” o “estacionario”.

En caso de querer profundizar un poco más en el concepto de esta disciplina, hay un vídeo perteneciente al canal Academia Internet, donde se muestra brevemente las implicaciones prácticas del análisis de la estática dentro del campo de la mecánica.

¿Qué estudia la estática?

Tal como mencionamos anteriormente, la estática es la rama de la mecánica que se encarga de estudiar y describir las características y propiedades del estado de equilibrio de los cuerpos dentro de un sistema determinado. De modo que mantiene una relación directa con la primera ley de Newton, la cual establece que “un cuerpo se mantendrá en reposo o en movimiento rectilíneo, a menos que sobre él se aplique una o varias fuerzas que cambien su estado inicial”.

Por consiguiente, se puede interpretar que la estática es la ciencia que se encarga de determinar y evaluar el sistema de fuerzas que presenta un objeto para que cumpla con las condiciones de equilibrio.

A partir de acá es necesario denotar que, lo contrario de lo que se suele pensar, el equilibrio no es lo mismo que el estado de reposo, a grandes rasgos se establece que un cuerpo está en reposo siempre y cuando su velocidad sea igual a cero, mientras que un cuerpo se encuentra en equilibrio si su aceleración es igual a cero. Por consiguiente, un objeto puede estar en reposo sin que se encuentre en equilibrio y un cuerpo siempre estará en reposo cuando se encuentre en equilibrio.

De modo que, si consideramos las leyes de newton, la condición de equilibrio establece que un cuerpo estará en equilibrio siempre y cuando la suma neta de sus fuerzas sea igual a cero. A raíz de esto la estática suele diferenciar el estado de equilibrio en tres clases principales:

  • Equilibrio indiferente: Se refiere al estado en el cual, al aplicarle una determinada fuerza a un cuerpo, éste se mantendrá en equilibrio sin importar si pierde su posición de equilibrio inicial. Por ejemplo; una rueda o una pelota.
  • Equilibrio inestable: Es el estado en el cual, al aplicarle una fuerza a un objeto, éste no podrá retornar a su posición de equilibrio. Por ejemplo; una pluma sobre una vara.
  • Equilibrio estable: Es el estado en el cual, al aplicarle una fuerza a un cuerpo, éste podrá retornar a su posición de equilibrio inicial al cesar la aceleración causada por la dicha fuerza. Por ejemplo; un péndulo.

Similar a otras áreas de la física, la estática resulta de gran importancia para el desarrollo de las bases de la ingeniería o la arquitectura, haciendo un especial énfasis en los campos de la ingeniería industrial, la ingeniería mecánica o la ingeniería civil, ya que permite evaluar las condiciones necesarias para asegurar la calidad y la durabilidad del equilibrio de las edificaciones o construcciones, como pueden ser edificios o puentes.

En otras palabras, la estática permite evaluar tanto el material como las dimensiones que debe tener una estructura para que esta pueda mantenerse estable.

A la par de sus respectivas aplicaciones en otras áreas de estudio, existen otras disciplinas encargadas de emplear los fundamentos de la estática para sus correspondientes campos de estudio. Entre las más destacadas se pueden mencionar a:

  • Electrostática: Es la rama del electromagnetismo que se encarga de estudiar las interacciones de los cuerpos cargados eléctricamente en un sistema en equilibrio.
  • Hidrostática: Tal como su propio nombre lo puede indicar, es la rama de la hidráulica que se centra en estudiar las características y propiedades de los líquidos en reposo.
  • Aerostática: Es la disciplina que se encarga de estudiar a las propiedades y características que presentan los gases que no se encuentran en movimiento, es decir, aquellos que se encuentran en reposo.

Con el fin de profundizar un poco más dentro de las aplicaciones de la estática, anexamos una breve explicación perteneciente a un estudiante de ingeniería industrial, donde se muestra la importancia de esta disciplina a través de simples ejemplos.

¿Cómo se estudia?

Guardando cierta similitud con otras áreas de estudio de la física, el ámbito académico de la estática se encuentra especialmente abarcado por los respectivos cinco años de estudio de la licenciatura en física. No obstante, a diferencia de otras disciplinas, tanto la estática como la cinemática y la dinámica, no se encuentran abordadas como especializaciones, por lo que gran parte de su contenido es tratado dentro de las asignaturas elementales de la carrera.

Sin embargo, esta cualidad no le quita la gran importancia que posee dentro del ámbito académico ya que, como bien mencionamos anteriormente, la estática ha sido de gran utilidad para establecer la base de ciertos elementos dentro del ámbito de la ingeniería y la arquitectura.

En caso de que te encuentres interesado en aprender más acerca de esta interesante rama de la mecánica, te recomendamos visitar el portal web de Físicanet, debido a que acá podrás encontrar una extensa gama de temas y ejercicios relacionados con la física, entre los que claramente se destaca su respectivo enfoque en la estática.

Y en caso de que desees repasar o reforzar ciertas áreas de la mecánica clásica o, en su defecto, quieras comprender el extenso campo de aplicación de la física, te sugerimos visitar la sección de física teórica de Khan Academy, siendo esta una de las páginas más populares dentro de la educación en línea por la variedad y calidad de su contenido.