La física es una ciencia que estudia los fenómenos naturales y trata de establecer leyes y principios que los describan. Una de las herramientas más importantes de la física es el concepto de sistema físico, el cual se refiere a una porción del universo físico que se analiza o estudia en particular. Pero, ¿qué es un sistema físico y cuáles son sus ejemplos?
Definición de sistema físico
Un sistema físico es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí y que se estudian como una unidad. Estos elementos pueden ser concretos, como una computadora, un ser humano o una bola de billar, o abstractos, como un modelo matemático o un diseño de ingeniería.
La frontera o límite de un sistema físico es físicamente palpable, lo que significa que existe una diferencia observable entre los elementos del sistema y los que están fuera de él. Además, los sistemas físicos pueden tener diferentes características, como determinismo o causalidad, dependiendo de los elementos que los integren.
Ejemplos de sistemas físicos
Existen numerosos ejemplos de sistemas físicos en nuestro entorno. Entre ellos, se pueden mencionar:
- Máquina de vapor: un sistema físico que utiliza vapor de agua para generar trabajo mecánico.
- Automóvil: un sistema físico compuesto por un motor, un chasis y otros elementos que permiten su movimiento.
- Avión: un sistema físico que utiliza la propulsión aérea para despegar y volar.
- Sistema nervioso: un sistema físico biológico compuesto por neuronas y otros elementos que permiten la comunicación entre las células del cuerpo.
- Planeta Tierra: un sistema físico complejo compuesto por múltiples componentes, incluyendo la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera.
Tipo de sistemas físicos
Existen tres tipos de sistemas físicos:
- Sistema aislado: es aquél que no intercambia ni materia ni energía con los alrededores.
- Sistema cerrado: es aquél que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).
- Sistema abierto: es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores.
Variables que definen a un sistema físico
Cada sistema físico tiene un conjunto de variables que lo describen y que lo hacen único. Las variables de la física principalmente son espacio (distancia), velocidad, aceleración y tiempo, pero las principales unidades son las de masa(kg), tiempo(seg), y distancia(m). Además, cada sistema puede tener variaciones diferentes en sus propiedades, como la temperatura o la presión.
Subsistemas en un sistema físico
Un sistema físico puede estar compuesto por varios subsistemas, los cuales son sistemas más pequeños que forman parte del sistema principal. Estos subsistemas pueden tener diferentes funciones y objetivos, pero están interconectados y aportan a la realización del objetivo común del sistema físico. Por ejemplo, en un automóvil, el motor, la transmisión y el sistema de frenos son subsistemas que trabajan juntos para lograr que el vehículo se mueva.
Sistemas físicos y abstractos
Además de los sistemas físicos concretos, existen también los sistemas abstractos, compuestos por conceptos, planes, hipótesis e ideas. Los sistemas abstractos son importantes en la física, ya que pueden proporcionar una representación matemática o conceptual de un sistema físico complejo. Por ejemplo, un modelo matemático puede describir el comportamiento de un sistema físico que es demasiado complejo para estudiarlo directamente.
Los sistemas físicos trabajan con los sistemas abstractos
A menudo, los sistemas físicos y abstractos trabajan juntos en un mismo proyecto, ya que un sistema físico puede necesitar un subsistema abstracto para funcionar. Por ejemplo, un sistema operativo es un sistema abstracto que funciona como subsistema de un sistema físico como una computadora o un teléfono móvil. Sin el sistema operativo, la computadora o el teléfono no podrían funcionar correctamente.
Sistemas físicos en la química y en la administración
Los sistemas físicos son importantes en otras ciencias como la química y la administración. En química, un sistema físico químico es la parte de la química que se encarga del estudio de todo lo relacionado con la energía térmica, su transferencia y su transformación. En administración, los sistemas físicos se componen de equipos, maquinaria, objetos y cosas reales, pero en rigor no existen sistemas cerrados, es decir que siempre interactúan con el entorno.
Conclusión
Los sistemas físicos son la base de la física y de muchas otras ciencias que estudian los fenómenos naturales. Son conjuntos de elementos que se relacionan entre sí para lograr un objetivo común. A través de la comprensión de los sistemas físicos, podemos entender mejor el funcionamiento de los objetos materiales, permitiéndonos desarrollar nuevas tecnologías, mejorar los procesos productivos, y en última instancia, mejorar la calidad de la vida en nuestra sociedad actual.
