13 VEJ KLASIČNE IN MODERNE FIZIKE - FIZIČNO - 2025

Med vejami klasične in moderne fizike lahko izpostavimo akustiko, optiko ali mehaniko na najbolj primitivnem področju ter kozmologijo, kvantno mehaniko ali relativnost v tistih novejše uporabe.

Klasična fizika opisuje teorije, razvite pred letom 1900, sodobna fizika pa dogodke, ki so se zgodili po letu 1900. Klasična fizika obravnava snov in energijo na makro-lestvici, ne da bi se poglabljali v bolj zapletene študije kvantov. sodobne fizike.

Max Planck, eden najpomembnejših znanstvenikov v zgodovini, je s kvantno mehaniko označil konec klasične fizike in začetek moderne fizike.

Podružnice klasične fizike

1- Akustika

Uho je biološki instrument par excellence, ki sprejema določene vibracije valov in jih razlaga kot zvok.

Akustika, ki se ukvarja s preučevanjem zvoka (mehanski valovi v plinih, tekočinah in trdnih snoveh), je povezana s proizvodnjo, kontrolo, prenosom, sprejemom in učinki zvoka.

Akustična tehnologija vključuje glasbo, preučevanje geoloških, atmosferskih in podvodnih pojavov.

Psihoakustika proučuje fizične vplive zvoka na biološke sisteme, ki so bili prisotni, odkar je Pitagora prvič slišal zvoke vibrirajočih strun in kladivov, ki so udarjali po nakovanjih v 6. stoletju pred našim štetjem. Toda najbolj šokanten razvoj medicine je ultrazvočna tehnologija.

2- Električna energija in magnetizem

Električna energija in magnetizem izhajata iz ene same elektromagnetne sile. Elektromagnetizem je veja fizikalne znanosti, ki opisuje interakcije električne energije in magnetizma.

Magnetno polje ustvarja gibljivi električni tok in magnetno polje lahko sproži gibanje nabojev (električni tok). Pravila elektromagnetizma pojasnjujejo tudi geomagnetne in elektromagnetne pojave, ki opisujejo, kako medsebojno delujejo nabiti delci atomov.

Prej so elektromagnetizem doživljali na podlagi učinkov strele in elektromagnetnega sevanja kot svetlobnega učinka.

Magnetizem se že dolgo uporablja kot temeljni instrument za navigacijo s kompasom.

Pojav električnih nabojev v mirovanju so zaznali že stari Rimljani, ki so opazovali način, kako drgnjen glavnik privlači delce. V kontekstu pozitivnih in negativnih nabojev, kot odbojki, se privabljajo različni naboji.

Morda vas bo zanimala več o tej temi z odkrivanjem 8 vrst elektromagnetnih valov in njihovih značilnosti.

3- mehanika

Povezana je z vedenjem fizičnih teles, kadar so podvržena silam ali premikom, in s poznejšimi vplivi teles v njihovem okolju.

Na začetku modernizma so znanstveniki Jayam, Galileo, Kepler in Newton postavili temelje za to, kar je danes znano kot klasična mehanika.

Ta poddisciplina se ukvarja z gibanjem sil na predmete in delce, ki so v mirovanju ali se gibljejo s hitrostmi, ki so bistveno počasnejše od svetlobe. Mehanika opisuje naravo teles.

Izraz telo vključuje delce, izstrelke, vesoljske ladje, zvezde, dele strojev, dele trdnih snovi, dele tekočin (plinov in tekočin). Delci so telesa z malo notranje strukture, ki jih v klasični mehaniki obravnavajo kot matematične točke.

Trda telesa imajo velikost in obliko, vendar ohranijo preprostost, podobno delcu, in so lahko poltrda (elastična, tekoča).

4- Mehanika tekočin

Mehanika tekočin opisuje pretok tekočin in plinov. Dinamika tekočin je veja, iz katere izhajajo poddiscipline, kot so aerodinamika (preučevanje zraka in drugih plinov v gibanju) in hidrodinamika (študij tekočin v gibanju).

Dinamika tekočin se široko uporablja: za izračun sil in trenutkov v letalih, določitev mase naftne tekočine skozi cevovode, poleg napovedi vremenskih vzorcev, stiskanje meglic v modeliranje medzvezdnega vesolja in jedrskega orožja.

Ta veja ponuja sistematično strukturo, ki zajema empirične in pol-empirične zakone, ki izhajajo iz merjenja pretoka in se uporabljajo za reševanje praktičnih problemov.

Rešitev težave z dinamiko tekočine vključuje izračun lastnosti tekočine, kot so hitrost pretoka, tlak, gostota in temperatura ter funkcije prostora in časa.

5- Optika

Optika obravnava lastnosti in pojave vidne in nevidne svetlobe in vida. Proučite obnašanje in lastnosti svetlobe, vključno z njenim medsebojnim vplivom s snovjo, poleg gradnje ustreznih instrumentov.

Opisuje obnašanje vidne, ultravijolične in infrardeče svetlobe. Ker je svetloba elektromagnetno valovanje, imajo druge oblike elektromagnetnega sevanja, kot so rentgenski žarki, mikrovalovi in ​​radijski valovi, podobne lastnosti.

Ta veja je pomembna za številne sorodne vede, kot so astronomija, inženiring, fotografija in medicina (oftalmologija in optometrija). Njegovo praktično uporabo najdemo v različnih vsakdanjih predmetih in tehnologijah, vključno z ogledali, lečami, teleskopi, mikroskopi, laserji in optičnimi vlakni.

6- Termodinamika

Področje fizike, ki proučuje učinke dela, toplote in energije v sistemu. Rodil se je v 19. stoletju s pojavom parnega stroja. Obravnava le obsežno opazovanje in odziv opaznega in merljivega sistema.

Majhne medsebojne vplive na plin opisuje kinetična teorija plinov. Metode se medsebojno dopolnjujejo in so razložene v termodinamiki ali kinetični teoriji.

Zakoni termodinamike so:

• Zakon o enttalpiji : povezuje različne oblike kinetične in potencialne energije v sistemu z delom, ki ga sistem lahko opravlja, in prenosom toplote.
• To vodi do drugega zakona in do opredelitve druge spremenljivke stanja, ki se imenuje zakon entropije .
• Ničti zakon določa obsežne termodinamičnega ravnotežja, temperature v nasprotju z opredelitvijo v manjšem obsegu v zvezi s kinetično energijo molekul.

Podružnice sodobne fizike

7- kozmologija

Gre za preučevanje struktur in dinamike Vesolja v večjem obsegu. Raziščite njen izvor, strukturo, razvoj in končni cilj.

Kozmologija kot znanost izvira z načelom Kopernika - nebesna telesa se držijo fizičnih zakonov, enakih tistim na Zemlji - in newtonske mehanike, kar nam je omogočilo razumevanje teh fizikalnih zakonov.

Fizična kozmologija se je začela leta 1915 z razvojem Einsteinove splošne teorije relativnosti, čemur so sledila velika opazovalna odkritja v dvajsetih letih 20. stoletja.

Dramatični napredek opazovalne kozmologije od 90. let prejšnjega stoletja, vključno s kozmičnim mikrovalovnim ozadjem, oddaljenimi supernovami in ponovnimi premiki v galaksiji, je privedel do razvoja standardnega modela kozmologije.

Ta model drži vsebine velikih količin temne snovi in ​​temnih energij, ki jih vsebuje vesolje, katerih narava še ni natančno definirana.

8- Kvantna mehanika

Veja fizike, ki proučuje vedenje materije in svetlobe, na atomski in subatomski lestvici. Njegov cilj je opisati in razložiti lastnosti molekul in atomov ter njihovih komponent: elektronov, protonov, nevtronov in drugih bolj ezoteričnih delcev, kot so kvarki in gluoni.

Te lastnosti vključujejo medsebojno delovanje delcev med seboj in z elektromagnetnim sevanjem (svetloba, X-žarki in gama žarki).

Več znanstvenikov je prispevalo k oblikovanju treh revolucionarnih načel, ki so med leti 1900 in 1930 postopoma pridobili sprejemanje in eksperimentalno preverjanje.

• Količinske lastnosti . Položaj, hitrost in barva se včasih lahko pojavijo le v določenih količinah (npr. Klikom na številko). To je v nasprotju s konceptom klasične mehanike, ki pravi, da morajo takšne lastnosti obstajati na ravnem neprekinjenem spektru. Znanstveniki so za opisovanje ideje, da nekatere lastnosti kliknejo, glagol kovancirali.
• Lahki delci . Znanstveniki so ovrgli 200-letne poskuse s tem, da so se ponašali, da se lahko svetloba obnaša kot delček in ne vedno "kot valovi / valovi v jezeru."
• Valovi materije . Tudi zadeva se lahko obnaša kot val. To dokazujejo tridesetletni poskusi, ki potrjujejo, da lahko materija (na primer elektroni) obstaja kot delci.

9- Relativnost

Ta teorija zajema dve teoriji Alberta Einsteina: posebno relativnost, ki velja za elementarne delce in njihove interakcije - opisuje vse fizične pojave, razen gravitacije, in splošno relativnost, ki pojasnjuje zakon gravitacije in njeno povezanost z drugimi silami naravo.

Velja za področje kozmologije, astrofizike in astronomije. Relativnost je v 20. stoletju spremenila postulate fizike in astronomije, ki so pregnali 200 let newtonske teorije.

Uvedel je koncepte, kot so vesolje in čas kot enotna celota, relativnost istočasnosti, kinematično in gravitacijsko širjenje časa ter krajšanje zemljepisne dolžine.

Na področju fizike je izboljšal znanost o elementarnih delcih in njihovih temeljnih interakcijah, skupaj z uvedbo jedrske dobe.

Kozmologija in astrofizika sta napovedovala izjemne astronomske pojave, kot so nevtronske zvezde, črne luknje in gravitacijski valovi.

10-jedrska fizika

To je področje fizike, ki proučuje atomsko jedro, njegove interakcije z drugimi atomi in delci ter njegovimi sestavinami.

11-Biofizika

Formalno gre za vejo biologije, čeprav je tesno povezana s fiziko, saj preučuje biologijo s fizikalnimi načeli in metodami.

12-Astrofizika

Formalno gre za vejo astronomije, čeprav je tesno povezana s fiziko, saj preučuje fiziko zvezd, njihovo sestavo, evolucijo in zgradbo.

13-Geofizika

Gre za vejo geografije, čeprav je tesno povezana s fiziko, saj Zemljo proučuje z metodami in načeli fizike.

Primeri raziskav iz vsake panoge

1- Akustika: raziskave UNAM

Laboratorij za akustiko Oddelka za fiziko Filozofske fakultete UNAM izvaja specializirane raziskave na področju razvoja in izvajanja tehnik, ki omogočajo proučevanje akustičnih pojavov.

Najpogostejši poskusi vključujejo različne medije z različnimi fizičnimi strukturami. Ti mediji so lahko tekočine, vetrovniki ali uporaba nadzvočnega curka.

Preiskava, ki trenutno poteka na UNAM-u, je frekvenčni spekter kitare, odvisno od tega, kje je udarjena. Proučujejo se tudi zvočni signali, ki jih oddajajo delfini (Forgach, 2017).

2- Električnost in magnetizem: učinek magnetnih polj v bioloških sistemih

Okrožna univerza Francisco José Caldas izvaja raziskave o vplivu magnetnih polj na biološke sisteme. Vse to, da bi prepoznali vse dosedanje raziskave, ki smo jih opravili na tem področju, in izdali nova znanja.

Raziskave kažejo, da je Zemljino magnetno polje stalno in dinamično, z izmeničnimi obdobji visoke in nizke intenzivnosti.

Govorijo tudi o vrstah, ki so odvisne od konfiguracije tega magnetnega polja, da se orientirajo, kot so čebele, mravlje, lososi, kiti, morski psi, delfini, metulji, želve, med drugim (Fuentes, 2004).

3- Mehanika: človeško telo in ničelna gravitacija

Nasa že več kot 50 let izvaja raziskave o vplivu ničelne gravitacije na človeško telo.

Te preiskave so mnogim astronavtom omogočile varno gibanje na Luni ali življenje na mednarodni vesoljski postaji več kot eno leto.

Nasine raziskave analizirajo mehanske vplive, ki jih ima ničelna gravitacija na telo, z namenom zmanjšanja le-teh in zagotavljanja pošiljanja astronavtov v bolj oddaljena mesta sončnega sistema (Strickland & Crane, 2016).

4- Mehanika tekočin: Leidenfrost učinek

Učinek Leidenfrost je pojav, ki se pojavi, ko se kaplja tekočine dotakne vroče površine, pri temperaturi, višji od njene vrelišča.

Doktorski študenti na Univerzi v Liègeu so ustvarili eksperiment, s katerim so ugotovili učinke gravitacije na čas izhlapevanja tekočine in njeno vedenje med tem postopkom.

Površina je bila prvotno ogrevana in po potrebi nagnjena. Uporabljene kapljice vode smo izsledili z infrardečo svetlobo in aktivirali servo motorje vsakič, ko so se oddaljili od središča površine (Research and Science, 2015).

5- Optika: Ritterjeva opažanja

Johann Wilhelm Ritter je bil nemški farmacevt in znanstvenik, ki je opravil številne medicinske in znanstvene poskuse. Med njegovimi najpomembnejšimi prispevki na področju optike je odkrivanje ultravijolične svetlobe.

Ritter je svojo raziskavo temeljil na odkritju infrardeče svetlobe Williama Herschela leta 1800 in s tem ugotovil, da je obstoj nevidnih luči mogoč, in izvedel poskuse s srebrovim kloridom in različnimi svetlobnimi žarki (Cool Cosmos, 2017) .

6- Termodinamika: termodinamična sončna energija v Latinski Ameriki

Ta raziskava se osredotoča na preučevanje alternativnih virov energije in toplote, kot je sončna energija, pri čemer je glavni interes termodinamična projekcija sončne energije kot trajnostnega vira energije (Bernardelli, 201).

V ta namen je študijski dokument razdeljen na pet kategorij:

1- Sončno sevanje in porazdelitev energije na zemeljskem površju.

2- Uporaba sončne energije.

3. Ozadje in razvoj uporabe sončne energije.

4- Termodinamične instalacije in vrste.

5- študije primerov v Braziliji, Čilu in Mehiki.

7- kozmologija: raziskava temne energije

Raziskava o temni energiji ali raziskavi temne energije je bila znanstvena študija, izvedena leta 2015, katere glavni namen je bil meriti obsežno strukturo vesolja.

S to preiskavo se je spekter odprl številnim kozmološkim poizvedbam, ki želijo ugotoviti količino temne snovi, prisotne v trenutnem vesolju, in njeno razporeditev.

Po drugi strani so rezultati, ki jih je ustvaril DES, v nasprotju s tradicionalnimi teorijami o kozmosu, objavljenimi po vesoljski misiji Planck, ki jih je financirala Evropska vesoljska agencija.

Ta raziskava je potrdila teorijo, da je vesolje trenutno sestavljeno iz 26% temne snovi.

Razviti so bili tudi zemljevidi za pozicioniranje, ki natančno merijo strukturo 26 milijonov oddaljenih galaksij (Bernardo, 2017).

8- Kvantna mehanika: teorija informacij in kvantno računanje

Ta raziskava želi raziskati dve novi znanstveni področji, na primer informacijsko in kvantno računalništvo. Obe teoriji sta temeljni za napredek telekomunikacijskih naprav in naprav za obdelavo informacij.

V tej študiji je predstavljeno trenutno stanje kvantnega računanja, podprto z napredkom skupine za kvantno računanje (GQC) (López), institucije, namenjene pogovorom in pridobivanju znanja o tej temi, ki temelji na prvem Turingovi postulati o računalništvu.

9- Relativnost: Icarusov poskus

Ikarusova eksperimentalna raziskava, izvedena v laboratoriju Gran Sasso v Italiji, je v znanstveni svet prinesla pomiritev s preverjanjem, da je Einsteinova teorija relativnosti resnična.

Ta raziskava je merila hitrost sedmih nevtrinov s svetlobnim snopom, ki ga je zagotovil Evropski center za jedrske raziskave (CERN), in ugotovila, da nevtrini ne presegajo hitrosti svetlobe, kot je bilo sklenjeno v preteklih poskusih istega laboratorija.

Ti rezultati so bili nasprotni kot pri prejšnjih poskusih CERN-a, ki je v prejšnjih letih ugotovil, da so nevtrini prevozili 730 kilometrov hitreje od svetlobe.

Očitno je bil zaključek, ki ga je prej podal CERN, posledica slabe povezave GPS v času izvedbe poskusa (El tiempo, 2012).

Reference

1. V čem se klasična fizika razlikuje od sodobne fizike? Obnovljeno na reference.com.
2. Električna energija in magnetizem. Svet znanosti o Zemlji. Avtorske pravice 2003, The Gale Group, Inc. Pridobljeno na encyclopedia.com.
3. Mehanika. Obnovljeno na wikipedia.org.
4. Dinamika tekočin. Obnovljeno na wikipedia.org.
5. Optika. Opredelitev. Obnovljeno na slovarju.com.
6. Optika. Enciklopedija znanosti in tehnologije McGraw-Hill (5. izd.). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika. Obnovljeno na wikipedia.org.
8. Kaj je terminodinamika? Pridobljeno na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativnost: posebna in splošna teorija. Obnovljeno na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativnost". Grolierjeva multimedijska enciklopedija. Obnovljeno na wikipedia.org.
11. Kakšni so dokazi o velikem udaru? Obnovljeno na astro.ucla.edu.
12. Planck razkriva in skoraj popolno vesolje. Obnovljeno v esa.int.