9 grana klasične i moderne fizike

Među grane klasične i moderne fizike možemo istaknuti akustiku, optiku ili mehaniku na naj primitivnijem polju, i kozmologiju, kvantnu mehaniku ili relativnost u najnovijim aplikacijama.

Klasična fizika opisuje teorije razvijene prije 1900. godine, a suvremenu fiziku događaje koji su se dogodili nakon 1900. Klasična fizika bavi se materijom i energijom na makro razini, bez ulaska u složenije kvantne studije. moderne fizike.

Max Planck, jedan od najvažnijih znanstvenika u povijesti, označio je kraj klasične fizike i početak moderne fizike s kvantnom mehanikom..

Grane klasične fizike

1 - Akustika

Uho je biološki instrument par excellence za primanje određenih valnih vibracija i interpretaciju kao zvuk.

Akustika, koja se bavi proučavanjem zvuka (mehanički valovi u plinovima, tekućinama i krutim tvarima), odnosi se na proizvodnju, kontrolu, prijenos, prijem i učinke zvuka.

Akustička tehnologija uključuje glazbu, proučavanje geoloških, atmosferskih i podmorskih pojava.

Psihoakustika proučava fizikalne učinke zvuka u biološkim sustavima, budući da je Pitagora prvi put čuo zvukove vibrirajućih žica i čekića koji su pogodili nakovnje u šestom stoljeću prije Krista. C. Ali najimpresivniji razvoj u medicini je ultrazvučna tehnologija.

2 - Struja i magnetizam

Struja i magnetizam dolaze iz jedne elektromagnetske sile. Elektromagnetizam je grana fizičke znanosti koja opisuje interakcije struje i magnetizma.

Magnetsko polje se stvara električnom strujom u pokretu, a magnetsko polje može potaknuti kretanje naboja (električna struja). Pravila elektromagnetizma također objašnjavaju geomagnetske i elektromagnetske pojave, opisujući interakciju nabijenih čestica atoma. 

Nekada je elektromagnetizam doživljavao na temelju učinaka munje i elektromagnetskog zračenja kao svjetlosnog efekta.

Magnetizam se dugo koristi kao temeljni instrument za navigaciju vođen kompasom.

Fenomen električnih naboja u mirovanju otkrili su stari Rimljani, koji su promatrali način na koji je gumeni češalj privlačio čestice. U kontekstu pozitivnih i negativnih naboja, jednaki troškovi se odbijaju, a različiti se međusobno privlače.

Vi svibanj biti zainteresirani za učenje više o ovoj temi otkrivanjem 8 vrsta elektromagnetskih valova i njihove karakteristike.

3. Mehanika

To je povezano s ponašanjem fizičkih tijela, kada su podvrgnuti silama ili pomacima, te posljedičnim učincima tijela u njihovoj okolini.

U zoru modernizma znanstvenici Jayam, Galileo, Kepler i Newton položili su temelje za ono što je danas poznato kao klasična mehanika.

Ova subdisciplina bavi se kretanjem sila na objektima i česticama koje se odmaraju ili kreću brzinom koja je znatno niža od brzine svjetlosti. Mehanika opisuje prirodu tijela.

Izraz tijelo obuhvaća čestice, projektile, svemirske letjelice, zvijezde, dijelove strojeva, dijelove krutih tvari, dijelove tekućine (plinove i tekućine). Čestice su tijela s malom unutarnjom strukturom, tretirana kao matematičke točke u klasičnoj mehanici.

Kruta tijela imaju veličinu i oblik, ali zadržavaju jednostavnost u blizini veličine čestice i mogu biti polukruti (elastični, tekući). 

4 - Mehanika fluida

Mehanika fluida opisuje protok tekućina i plinova. Dinamika fluida je grana iz koje se pojavljuju subdiscipline, kao što su aerodinamika (proučavanje zraka i drugih plinova u pokretu) i hidrodinamika (proučavanje pokretnih tekućina).

Dinamika fluida je široko primijenjena: za proračun sila i momenta u zrakoplovima, određivanje mase naftnog fluida kroz naftovode, uz predviđanje vremenskih obrazaca, kompresiju maglina u modeliranje međuzvjezdanog prostora i fisije nuklearne fisije.

Ova grana nudi sustavnu strukturu koja obuhvaća empirijske i polu-empirijske zakone izvedene iz mjerenja protoka i koristi se za rješavanje praktičnih problema.

Rješenje problema dinamike fluida uključuje izračunavanje svojstava fluida, kao što su brzina protoka, tlak, gustoća i temperatura te funkcije prostora i vremena.

5 - Optika

Optika se bavi svojstvima i pojavama vidljive i nevidljive svjetlosti i vida. Istražite ponašanje i svojstva svjetla, uključujući i njegove interakcije s tvari, uz izgradnju odgovarajućih instrumenata.

Opišite ponašanje vidljive, ultraljubičaste i infracrvene svjetlosti. Budući da je svjetlost elektromagnetski val, drugi oblici elektromagnetskog zračenja kao što su X-zrake, mikrovalovi i radiovalovi imaju slična svojstva.

Ova grana je relevantna za mnoge srodne discipline kao što su astronomija, inženjering, fotografija i medicina (oftalmologija i optometrija). Njegove praktične primjene nalaze se u raznim tehnologijama i svakodnevnim objektima, uključujući zrcala, leće, teleskope, mikroskope, lasere i svjetlovodne.

6. Termodinamika

Grana fizike koja proučava učinke rada, topline i energije sustava. Rođen je u 19. stoljeću s izgledom parnog stroja. On se bavi samo promatranjem i odgovorom na velikom mjerilu vidljivog i mjerljivog sustava.

Interakcije plinova malih razmjera opisane su kinetičkom teorijom plinova. Metode se međusobno nadopunjuju i objašnjavaju termodinamikom ili kinetičkom teorijom.

Zakoni termodinamike su:

• Zakon entalpije: povezuje različite oblike kinetičke i potencijalne energije, u sustavu, s radom koji sustav može obavljati, plus prijenos topline.
• To dovodi do drugog zakona i naziva se definicija druge varijable stanja entropijski zakon.
• nulti zakon definira termodinamičku ravnotežu u velikom mjerilu, temperature u odnosu na malu definiciju koja se odnosi na kinetičku energiju molekula.

Grane moderne fizike

7. Kozmologija

To je proučavanje struktura i dinamike svemira u većoj mjeri. Istražite njegovo podrijetlo, strukturu, evoluciju i krajnje odredište.

Kozmologija, kao znanost, nastala je s Kopernikovim načelom - nebeska tijela poštuju fizičke zakone identične onima Zemljine i Newtonske mehanike, što nam je omogućilo da razumijemo te fizičke zakone.

Fizička kozmologija započela je 1915. s razvojem Einsteinove opće teorije relativnosti, nakon čega su slijedila glavna otkrića opservacija u 1920-ima. 

Dramatični napredak u opservacijskoj kozmologiji od 1990-ih, uključujući kozmičku mikrovalnu pozadinu, istraživanja udaljenih supernova i galaksija, dovela su do razvoja standardnog modela kozmologije.

Ovaj model se pridržava sadržaja velikih količina tamne tvari i tamnih energija sadržanih u svemiru, čija priroda još nije dobro definirana.. 

8. Kvantna mehanika

Grana fizike koja proučava ponašanje materije i svjetla, na atomskoj i subatomskoj skali. Cilj mu je opisati i objasniti svojstva molekula i atoma i njihovih komponenti: elektrone, protone, neutrone i druge ezoterične čestice kao što su kvarkovi i gluoni..

Ta svojstva uključuju interakcije čestica jedna s drugom i s elektromagnetskim zračenjem (svjetlost, rendgenske zrake i gama zrake).

Više znanstvenika doprinijelo je uspostavi tri revolucionarna načela koja su postupno dobila prihvaćanje i eksperimentalnu provjeru između 1900. i 1930. godine.

• Kvantificirana svojstva. Položaj, brzina i boja ponekad se mogu pojaviti samo u određenim količinama (kao što je klikanje broja po broju). To je suprotno konceptu klasične mehanike, koji kaže da takva svojstva moraju postojati u ravnom i kontinuiranom spektru. Da bi opisali ideju da neka svojstva kliknu, znanstvenici su skovali glagol kvantificirati. 
• Čestice svjetlosti. Znanstvenici su pobili 200 godina eksperimenata postulirajući da se svjetlo može ponašati kao čestica, a ne uvijek "kao valovi / valovi u jezeru"..
• Valovi materije. Materija se također može ponašati kao val. To pokazuje 30 godina eksperimenata koji tvrde da materija (poput elektrona) može postojati kao čestice.

9 - Relativnost

Ova teorija pokriva dvije teorije Alberta Einsteina: posebnu relativnost, koja se odnosi na elementarne čestice i njihove interakcije - opisujući sve fizičke pojave osim gravitacije - i opću relativnost koja objašnjava zakon gravitacije i njezin odnos prema drugim silama priroda.

To se odnosi na kozmološko područje, astrofiziku i astronomiju. Relativnost je pretočila postulate fizike i astronomije u 20. stoljeću, protjerivši 200 godina newtonske teorije.

Uvedene koncepte kao što su prostor-vrijeme kao jedinstvena cjelina, relativnost simultanosti, kinematička i gravitacijska dilatacija vremena i kontrakcija duljine.

U području fizike, on je poboljšao znanost o elementarnim česticama i njihovim temeljnim interakcijama, zajedno s inauguracijom nuklearnog doba.

Kozmologija i astrofizika predvidjeli su izvanredne astronomske pojave kao što su neutronske zvijezde, crne rupe i gravitacijski valovi.

Primjeri istraživanja svake grane

1. Akustika: istrage UNAM-a

Akustički laboratorij Odjela za fiziku Prirodoslovno-matematičkog fakulteta UNAM-a provodi specijalizirana istraživanja u razvoju i primjeni tehnika proučavanja akustičkih pojava.

Najčešći eksperimenti uključuju različite medije s različitim fizičkim strukturama. Ta sredstva mogu biti tekući, zračni tuneli ili upotreba nadzvučnog mlaza.

Istraga koja se trenutno odvija u UNAM-u je frekvencijski spektar gitare, ovisno o mjestu gdje se igra. Akustički signali koje emitiraju dupini također se proučavaju (Forgach, 2017).

2 - Električna energija i magnetizam: utjecaj magnetskih polja u biološkim sustavima

Sveučilište Francisco José Caldas provodi istraživanja o utjecaju magnetskih polja u biološkim sustavima. Sve to kako bi se identificirale sve prethodne istrage koje su napravljene na tu temu i izdala nova znanja.

Istraživanja pokazuju da je magnetsko polje Zemlje trajno i dinamično, s izmjeničnim razdobljima visokog i niskog intenziteta.

Oni također govore o vrstama koje ovise o konfiguraciji tog magnetskog polja da se orijentiraju, kao što su pčele, mravi, losos, kitovi, morski psi, dupini, leptiri, kornjače (Fuentes, 2004)..

3. Mehanika: ljudsko tijelo i nulta gravitacija

Već više od 50 godina NASA ima napredna istraživanja o učincima nulte gravitacije na ljudsko tijelo.

Ova istraživanja omogućila su brojnim astronautima da se sigurno kreću na Mjesecu ili žive više od godinu dana na Međunarodnoj svemirskoj stanici.

NASA-ino istraživanje analizira mehaničke učinke koje nulta gravitacija ima na tijelo, s ciljem njihovog smanjenja i osiguravanja da astronauti mogu biti poslani u udaljenija mjesta u Sunčevom sustavu (Strickland & Crane, 2016)..

4 - Mehanika tekućina: Leidenfrost učinak

Učinak Leidenfrost je fenomen koji se javlja kada kap tekućine dotakne vruću površinu na temperaturi višoj od njezine točke vrenja..

Studenti doktorskog studija Sveučilišta u Liègeu napravili su eksperiment kako bi znali učinke gravitacije na vrijeme isparavanja tekućine, te ponašanje tijekom tog procesa.

Površina je u početku bila zagrijana i nagnuta kada je bilo potrebno. Korištene kapljice vode prate se pomoću infracrvenog svjetla, aktivirajući servo motore svaki put kada se odmaknu od središta površine (Investigación y ciencia, 2015).

5 - Optika: Opažanja Ritera

Johann Wilhelm Ritter bio je njemački farmaceut i znanstvenik koji je proveo brojne medicinske i znanstvene pokuse. Među njegovim najznačajnijim doprinosima u području optike je otkriće ultraljubičastog svjetla.

Ritter je svoje istraživanje temeljio na otkriću infracrvenog svjetla Williama Herschela 1800. godine, utvrđujući na taj način da je postojanje nevidljivih svjetala moguće i provode eksperimente sa srebrnim kloridom i različitim svjetlosnim zrakama (Cool Cosmos, 2017)..

6. Termodinamika: termodinamička solarna energija u Latinskoj Americi

Ovo istraživanje usredotočeno je na proučavanje alternativnih izvora energije i topline, kao što je solarna energija, s termodinamičkom projekcijom sunčeve energije kao održivog izvora energije kao glavnim interesom (Bernardelli, 201)..

U tu svrhu studijski dokument podijeljen je u pet kategorija:

1. Solarno zračenje i distribucija energije na površini Zemlje.

2 - Koristi solarne energije.

3. Pozadina i evolucija uporabe sunčeve energije.

4 - Termodinamičke instalacije i tipovi.

5. Studije slučaja u Brazilu, Čileu i Meksiku.

7 - Kozmologija: Istraživanje tamne energije

Istraživanje o mračnoj energiji, ili Dark Energy Survey, bilo je znanstveno istraživanje provedeno 2015. godine, čija je glavna svrha bila mjeriti strukturu svemira velikih razmjera..

Ovim istraživanjem otvoren je spektar brojnim kozmološkim istraživanjima koja imaju za cilj odrediti količinu tamne tvari prisutne u sadašnjem svemiru i njegovu distribuciju..

S druge strane, rezultati koje je iznio DES protive se tradicionalnim teorijama o kozmosu, izdanim nakon svemirske misije Planck, koju financira Europska svemirska agencija.

Ovo istraživanje potvrdilo je teoriju da se svemir trenutno sastoji od 26% tamne tvari.

Razvijene su i karte položaja koje su točno izmjerile strukturu 26 milijuna udaljenih galaksija (Bernardo, 2017.) \ T.

8. Kvantna mehanika: teorija informacija i kvantno računanje

Ovo istraživanje nastoji istražiti dva nova područja znanosti, kao što su informiranje i kvantno računanje. Obje teorije su temeljne za napredak telekomunikacijskih uređaja i uređaja za obradu informacija.

Ovo istraživanje predstavlja trenutno stanje kvantnog računanja, podržano napredovanjem Kvantne računske grupe (GQC) (López), institucije posvećene davanju razgovora i stvaranju znanja o toj temi, na temelju prvog Turingovi postulati o računalstvu.

9- Relativnost: Ikar eksperiment

Eksperimentalno istraživanje Icarusa, provedeno u laboratoriju Gran Sasso u Italiji, donijelo je mir znanstvenom svijetu potvrđujući da je Einsteinova teorija relativnosti istinita.

U ovom istraživanju mjerena je brzina sedam neutrina snopom svjetla koju je dao Europski centar za nuklearna istraživanja (CERN), zaključivši da neutrini ne prelaze brzinu svjetlosti, kao što je to bilo u prošlom eksperimentu istog laboratorija..

Ovi rezultati bili su suprotni onima dobivenim u prethodnim eksperimentima CERN-a, koji su prethodnih godina zaključili da su neutrini putovali 730 kilometara brže od svjetlosti.

Čini se da je zaključak koji je CERN prethodno dao zbog loše GPS veze u vrijeme eksperimenta (El tiempo, 2012).

reference

1. Kako se klasična fizika razlikuje od moderne fizike? Preuzeto na adresi reference.com.
2. Struja i magnetizam. Svijet znanosti o Zemlji. Copyright 2003, Gale Group, Inc Preuzeto na encyclopedia.com.
3. Mehanika. Preuzeto na wikipedia.org.
4. Dinamici tekućine. Preuzeto na wikipedia.org.
5. Optika. Definicija. Preuzeto na dictionary.com.
6. Optika. McGraw-Hillova enciklopedija znanosti i tehnologije (5. izdanje). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika. Preuzeto na wikipedia.org.
8. Što je termodinamika? Oporavio se na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativnost: posebna i opća teorija. Preuzeto na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). „Relativnosti”. Grolier Multimedia Encyclopedia. Preuzeto na wikipedia.org.
11. Koji su dokazi za Veliki prasak? Obnovljeno u astro.ucla.edu.
12. Planck otkriva i gotovo savršen svemir. Oporavljen u onome.int.