Simulaciones en física

Los físicos estudian las fuerzas naturales del mundo. Nosotros experimentamos la mayoría de esas fuerzas en la Tierra y observamos sus efectos, pero las fuerzas en sí son invisibles.

Los físicos pueden usar simulaciones para visualizar las fuerzas naturales y ver cómo diferentes combinaciones de fuerzas actúan sobre objetos para producir resultados diferentes.

Empecemos con algunas simulaciones del contenido de física de Khan Academy. Dado que el objetivo principal de estas simulaciones es aprender, son más sencillas que las usadas por los físicos.

Esta simulación dibuja los campos magnéticos alrededor de un imán y es un gran ejemplo de cómo las computadoras nos permiten visualizar fuerzas invisibles. Para verla desde diferentes ángulos, gira alrededor del imán con el ratón.

Esta simulación muestra lo que ocurre cuando un imán está rodeado de limaduras de hierro. Puedes cambiar el ángulo del imán con las flechas izquierda/derecha y la posición del imán con el ratón.

Los estudios de animación y los desarrolladores de videojuegos se basan en la física para crear mundos digitales realistas. Generalmente usan software con un motor de física incorporado (una biblioteca de código que puede simular sistemas físicos).

Examinemos algunas simulaciones del contenido de Pixar de Khan Academy que son versiones simplificadas de las herramientas disponibles en motores de física.

La siguiente simulación agua que llena un recipiente, con un modelo de agua como un sistema de partículas. Trata de hacer que la simulación parezca más realista cambiando las propiedades de las partículas y la fuerza gravitacional.

La siguiente simulación también usa un sistema de partículas para simular un fenómeno del mundo real: los fuegos artificiales. Puedes jugar con 16 parámetros diferentes que controlan las fuerzas físicas, la posición de lanzamiento y las propiedades de las partículas.

Los animadores usan herramientas como esta para afinar sus efectos especiales. Pixar tiene su propio software interno de animación 3D que ha creado para sus películas, pero cualquiera puede usar software libre de código abierto como Blender para crear efectos similares.

La mecánica cuántica es un campo de la física que intenta explicar las fuerzas naturales a nivel atómico y subatómico. Estas fuerzas no solo son invisibles, sino también demasiado minúsculas para que podamos observarlas. Los físicos cuánticos pueden usar simulaciones para probar teorías sobre la interacción de partículas subatómicas, como los quarks y los gluones.

Esta animación es de una simulación de un par quark-antiquark en un espacio al vacío:

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