13 GRANA KLASIČNE I MODERNE FIZIKE - FIZIČKA - 2024

Među granama klasične i moderne fizike možemo istaknuti akustiku, optiku ili mehaniku u najprimitivnijem polju, a kozmologiju, kvantnu mehaniku ili relativnost u onima novije primjene.

Klasična fizika opisuje teorije razvijene prije 1900., a moderna fizika događaje koji su se dogodili nakon 1900. Klasična fizika bavi se materijom i energijom na makro-skali, ne ulazeći duboko u složenije studije kvantiteta. moderne fizike.

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

Grane klasične fizike

1- Akustika

Uho je biološki instrument par excellence koji prima određene valne vibracije i interpretira ih kao zvuk.

Akustika koja se bavi proučavanjem zvuka (mehanički valovi u plinovima, tekućinama i čvrstim tvarima) povezana je s proizvodnjom, upravljanjem, prijenosom, prijemom i učincima zvuka.

Akustična tehnologija uključuje glazbu, proučavanje geoloških, atmosferskih i podvodnih pojava.

Psihoakustika proučava fizičke učinke zvuka u biološkim sustavima, prisutnih otkad je Pitagora prvi put čuo zvukove vibrirajućih struna i čekića koji udaraju na nakovice u 6. stoljeću prije Krista. Ali najšokantniji razvoj medicine je ultrazvučna tehnologija.

2- Električna energija i magnetizam

Električna energija i magnetizam potječu od jedne elektromagnetske sile. Elektromagnetizam je grana fizičke znanosti koja opisuje interakcije električne energije i magnetizma.

Magnetsko polje nastaje pokretnom električnom strujom, a magnetsko polje može inducirati kretanje naboja (električne struje). Pravila elektromagnetizma objašnjavaju i geomagnetske i elektromagnetske pojave, opisujući interakciju nabijenih čestica atoma.

Ranije se elektromagnetizam doživljavao na temelju učinaka munje i elektromagnetskog zračenja kao svjetlosnog efekta.

Magnetizam se dugo koristi kao temeljni instrument za navigaciju pod vodstvom kompasa.

Fenomen električnih naboja u mirovanju su otkrili stari Rimljani, koji su promatrali način na koji trljani češalj privlači čestice. U kontekstu pozitivnih i negativnih naboja, poput odbijanja naboja, a različiti naboji privlače.

Možda će vas zanimati više o ovoj temi otkrivanjem 8 vrsta elektromagnetskih valova i njihovih karakteristika.

3- Mehanika

Povezano je s ponašanjem fizičkih tijela, kada su izložena silama ili pomacima, te s naknadnim učincima tijela u njihovoj okolini.

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

Ova se poddisciplina bavi kretanjem sila na objekte i čestice koje su u mirovanju ili se kreću brzinom znatno sporijom od one svjetlosti. Mehanika opisuje prirodu tijela.

Izraz tijelo uključuje čestice, projektile, svemirske brodove, zvijezde, dijelove strojeva, dijelove krutih tvari, dijelove tekućine (plinova i tekućina). Čestice su tijela s malom unutarnjom strukturom, koja se u klasičnoj mehanici smatraju matematičkim točkama.

Kruta tijela imaju veličinu i oblik, ali zadržavaju jednostavnost koja je bliska onoj čestice i mogu biti polu kruta (elastična, tekuća).

4- Mehanika fluida

Mehanika fluida opisuje protok tekućina i plinova. Dinamika fluida je grana iz koje proizlaze pod-discipline kao što su aerodinamika (istraživanje zraka i drugih plinova u pokretu) i hidrodinamika (istraživanje tekućina u pokretu).

Dinamika fluida se široko primjenjuje: za proračun sila i momenata u avionima, određivanje mase naftne tekućine kroz cjevovode, pored predviđanja vremenskih uzoraka, kompresije maglina u modeliranje međuzvjezdanog prostora i nuklearnog oružja.

Ova grana nudi sustavnu strukturu koja obuhvaća empirijske i polu-empirijske zakone dobivene mjerenjem protoka i koriste se za rješavanje praktičnih problema.

Rješenje problema s dinamikom fluida uključuje izračun svojstava fluida, poput brzine protoka, tlaka, gustoće i temperature te funkcija prostora i vremena.

5- Optika

Optika se bavi svojstvima i pojavama vidljive i nevidljive svjetlosti i vida. Proučite ponašanje i svojstva svjetlosti, uključujući i njegovu interakciju s materijom, uz izgradnju odgovarajućih instrumenata.

Opisuje ponašanje vidljive, ultraljubičastog i infracrvenog svjetla. Budući da je svjetlost elektromagnetski val, drugi oblici elektromagnetskog zračenja poput X-zraka, mikrotalasa i radio valova imaju slična svojstva.

Ova grana važna je za brojne srodne discipline poput astronomije, inženjerstva, fotografije i medicine (oftalmologija i optometrija). Njegova praktična primjena nalazi se u raznim svakodnevnim predmetima i tehnologijama, uključujući ogledala, leće, teleskope, mikroskope, lasere i optička vlakna.

6- Termodinamika

Grana fizike koja proučava učinke rada, topline i energije u sustavu. Nastala je u 19. stoljeću pojavom parnog stroja. Bavi se samo opsežnim promatranjem i reakcijom opaženog i mjerljivog sustava.

Međusobno djelovanje plina opisano je kinetičkom teorijom plinova. Metode se nadopunjuju i objašnjavaju se termodinamikom ili kinetičkom teorijom.

Zakoni termodinamike su:

• Zakon o entalpiji: Povezuje različite oblike kinetičke i potencijalne energije u sustavu s radom koji sustav može obaviti, plus prijenos topline.
• To dovodi do drugog zakona i do definicije druge varijable stanja koja se naziva zakon entropije.
• 0. Zakon definira velikih razmjera termodinamička ravnoteža, temperature u odnosu na definiciju malih odnose na kinetičke energije 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 je, kao znanost, nastala po Kopernikovom principu - nebeska se tijela pokore fizičkim zakonima identičnim onima na Zemlji - i Newtonovom mehanikom, što nam je omogućilo razumijevanje tih fizičkih zakona.

Fizička kozmologija započela je 1915. razvojem Einsteinove opće teorije relativnosti, praćena velikim promatračkim otkrićima u 1920-ima.

Dramatični napredak promatračke kozmologije od 1990-ih, uključujući kozmičku mikrovalnu pozadinu, udaljene supernove i crveni pomak ustanka galaksije, doveo je do razvoja standardnog modela kozmologije.

Ovaj se model pridržava sadržaja velike količine tamne materije i tamnih energija sadržanih u svemiru, čija priroda još nije dobro definirana.

8- Kvantna mehanika

Grana fizike koja proučava ponašanje materije i svjetlosti, na atomskoj i subatomskoj skali. Njegov je cilj opisati i objasniti svojstva molekula i atoma i njihovih komponenata: elektrona, protona, neutrona i drugih ezoteričnih čestica poput kvarkova i gluona.

Ova svojstva uključuju interakcije čestica međusobno i s elektromagnetskim zračenjem (svjetlost, X-zrake i gama zrake).

Više znanstvenika pridonijelo je uspostavljanju tri revolucionarna načela koja su postupno postala prihvaćena i eksperimentalna provjera između 1900. i 1930.

• Kvantificirana svojstva. Položaj, brzina i boja ponekad se mogu pojaviti samo u određenim količinama (poput klikovanja brojem po broju). To je u suprotnosti s konceptom klasične mehanike, koji kaže da takva svojstva moraju postojati na ravnom, kontinuiranom spektru. Kako bi opisali ideju koja neka svojstva kliknu, znanstvenici su skovali glagol kvantificirati.
• Čestice svjetlosti. Znanstvenici su odbacili 200 godina eksperimenata postulirajući da se svjetlost može ponašati poput čestica, a ne uvijek "poput valova / valova u jezeru".
• Valovi materije. Materija se također može ponašati poput vala. To se pokazuje tridesetogodišnjim eksperimentima koji potvrđuju da materija (poput elektrona) može postojati kao čestice.

9- Relativnost

Ova teorija obuhvaća 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 njegov odnos s drugim silama priroda.

Primjenjuje se na područje kozmologije, astrofizike i astronomije. Relativnost je transformirala postulate fizike i astronomije u 20. stoljeću, protjerujući 200 godina newtonske teorije.

Uveo je pojmove poput prostornog vremena kao jedinstvene cjeline, relativnost simultanosti, kinematičko i gravitacijsko dilatacija vremena i zemljopisnu kontrakciju.

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

Kozmologija i astrofizika predviđale su izvanredne astronomske pojave poput neutronskih zvijezda, crnih rupa i gravitacijskih valova.

10-nuklearna fizika

To je polje fizike koje proučava atomsku jezgru, njezine interakcije s drugim atomima i česticama, te njezinim sastojcima.

11 Biophysics

Formalno je grana biologije, iako je usko povezana s fizikom, jer proučava biologiju s fizičkim principima i metodama.

12-Astrofizika

Formalno, to je grana astronomije, iako usko povezana s fizikom, jer proučava fiziku zvijezda, njihov sastav, evoluciju i strukturu.

13-geofizike

To je grana geografije, iako je usko povezana s fizikom, jer proučava Zemlju metodama i principima fizike.

Primjeri istraživanja iz svake grane

1- Akustika: UNAM istraživanje

Akustički laboratorij Odjela za fiziku Prirodoslovno-matematičkog fakulteta UNAM-a provodi specijalizirana istraživanja za razvoj i primjenu tehnika koje omogućuju proučavanje akustičkih pojava.

Najčešći eksperimenti uključuju različite medije s različitim fizičkim strukturama. Ti mediji mogu biti tekućine, tuneli za vjetar ili upotreba nadzvučnog mlaza.

Istraga koja se trenutno odvija na UNAM-u je frekvencijski spektar gitare, ovisno o mjestu na kojem je puštena. Proučavaju se i akustički signali koje emituju dupini (Forgach, 2017).

2- Električnost i magnetizam: učinak magnetskih polja u biološkim sustavima

Okružno sveučilište Francisco José Caldas provodi istraživanje utjecaja magnetskih polja na biološke sustave. Sve to kako bi se identificiralo sva dosadašnja istraživanja koja su učinjena na tu temu i kako bi se dobila nova znanja.

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

Oni također govore o vrstama koje ovise o konfiguraciji ovog magnetskog polja za orijentaciju, poput pčela, mrava, lososa, kitova, morskih pasa, dupina, leptira, kornjača, između ostalog (Fuentes, 2004).

3- Mehanika: ljudsko tijelo i nulta gravitacija

Više od 50 godina NASA je provodila istraživanje o učincima nulte gravitacije na ljudsko tijelo.

Ta su istraživanja omogućila mnogim 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 da ih smanji i osigura da astronauti mogu biti poslani na udaljenija mjesta Sunčevog sustava (Strickland & Crane, 2016).

4- Mehanika fluida: Leidenfrost efekt

Učinak Leidenfrosta je pojava koja se događa kada kap tekućine dodirne vruću površinu, na temperaturi višoj od točke ključanja.

Studenti doktorskih studija na Sveučilištu u Liègeu kreirali su eksperiment kako bi otkrili učinke gravitacije na vrijeme isparavanja tekućine i njezino ponašanje tijekom ovog procesa.

Podloga je u početku grijana i nagnuta po potrebi. Korišćene kapljice vode praćene su infracrvenim svjetlom, aktivirajući servo motore svaki put kada se odmaknu od središta površine (Istraživanje i znanost, 2015).

5- Optika: Ritterova zapažanja

Johann Wilhelm Ritter bio je njemački farmaceut i znanstvenik, koji je provodio brojne medicinske i znanstvene eksperimente. Među njegovim najistaknutijim 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 provodeći eksperimente sa srebrnim kloridom i različitim svjetlosnim snopovima (Cool Cosmos, 2017),

6- Termodinamika: termodinamička solarna energija u Latinskoj Americi

Ovo je istraživanje usredotočeno na proučavanje alternativnih izvora energije i topline, poput sunčeve energije, pri čemu je glavni interes termodinamička projekcija solarne energije kao održivog izvora energije (Bernardelli, 201).

U tu svrhu, studijski dokument podijeljen je u pet kategorija:

1- Sunčevo zračenje i raspodjela energije na zemljinoj površini.

2- Korištenje solarne energije.

3- Pozadina i evolucija upotrebe solarne energije.

4- Termodinamičke instalacije i vrste.

5- Studije slučaja u Brazilu, Čileu i Meksiku.

7- Kozmologija: Istraživanje tamne energije

Istraživanje o tamnoj energiji ili istraživanju tamne energije, znanstvena je studija provedena 2015., čija je glavna svrha bila izmjeriti strukturu svemira velikih razmjera.

Ovim istraživanjem spektar je otvoren brojnim kozmološkim ispitivanjima, kojima se želi utvrditi količina tamne materije prisutne u trenutnom svemiru i njegova distribucija.

S druge strane, rezultati proizvedeni od strane DES-a suprotstavljaju se tradicionalnim teorijama o kozmosu, objavljenim nakon svemirske misije Planck, financirane od Europske svemirske agencije.

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

Izrađene su i karte za pozicioniranje koje su precizno izmjerile strukturu 26 milijuna udaljenih galaksija (Bernardo, 2017).

8- Kvantna mehanika: teorija informacija i kvantno računanje

Ovim se istraživanjem žele istražiti dva nova područja znanosti, poput informacija i kvantnog računanja. Obje su teorije temeljne za napredak telekomunikacijskih uređaja i uređaja za obradu informacija.

Ova studija prikazuje trenutno stanje kvantnog računanja, poduprto napredovanjem Grupe za kvantno računanje (GQC) (López), institucije posvećene predavanju i stvaranju znanja o ovoj temi, temeljenoj na prvom Turingovi postulati o računanju.

9- Relativnost: pokus Icarus

Icarusovo eksperimentalno istraživanje, provedeno u laboratoriju Gran Sasso u Italiji, donijelo je uvjeravanje u znanstveni svijet potvrdivši da je Einsteinova teorija relativnosti istinita.

Ovo je istraživanje izmjerilo brzinu sedam neutrina snopom svjetlosti koji je pružio Europski centar za nuklearna istraživanja (CERN), zaključujući da neutrini ne prelaze brzinu svjetlosti, kao što je zaključeno u prošlim eksperimentima iz istog laboratorija.

Ti su rezultati bili suprotni onima dobivenim u prethodnim eksperimentima CERN-a, koji je u prethodnim godinama zaključio da su neutrini priješli 730 kilometara brže od svjetlosti.

Očigledno, zaključak koji je prethodno dao CERN bio je zbog loše GPS veze u vrijeme izvođenja eksperimenta (El tiempo, 2012).

Reference

1. Po čemu se klasična fizika razlikuje od moderne fizike? Oporavak na reference.com.
2. Električna energija i magnetizam. Svijet znanosti o Zemlji. Autorsko pravo 2003, The Gale Group, Inc. Preuzeto na encyclopedia.com.
3. Mehanika. Oporavak na wikipedia.org.
4. Dinamika fluida. Oporavak na wikipedia.org.
5. Optika. Definicija. Oporavak na Dictionary.com.
6. Optika. McGraw-Hill Enciklopedija znanosti i tehnologije (5. izd.). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika. Oporavak na wikipedia.org.
8. Što je termodinamika? Oporavak na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativnost: posebna i opća teorija. Oporavak na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). „Relativnosti”. Grolierova multimedijska enciklopedija. Oporavak na wikipedia.org.
11. Koji su dokazi za Veliki prasak? Oporavak na astro.ucla.edu.
12. Planck otkriva i gotovo savršen svemir. Oporavak u esa.int.