Cele 9 filiale ale fizicii clasice și moderne

Printre ramuri ale fizicii clasice și moderne Putem evidenția acustică, optică sau mecanică în domeniul cel mai primitiv și cosmologia, mecanica cuantică sau relativitatea în cele mai recente aplicații.

Fizica clasică descrie teoriile dezvoltate înainte de 1900 și fizica modernă evenimentele care au avut loc după 1900. Fizica clasică se ocupă cu materia și energia, la scară macro, fără a intra în studiile mai complexe ale quantumurilor, subiect din fizica modernă.

Max Planck, unul dintre cei mai importanți oameni de știință din istorie, a marcat sfârșitul fizicii clasice și începutul fizicii moderne cu mecanica cuantică.

Sucursale de fizică clasică

1- Acoustics

Urechea este instrumentul biologic prin excelență pentru a primi anumite vibrații ale undelor și a le interpreta ca sunet.

Acustica, care se ocupă cu studiul sunetului (valuri mecanice în gaze, lichide și solide), este legată de producția, controlul, transmiterea, recepția și efectele sunetului.

Tehnologia acustică include muzică, studiul fenomenelor geologice, atmosferice și submarine.

Psihoacustica studiază efectele fizice ale sunetului în sistemele biologice, prezente de când Pythagoras a auzit, pentru prima dată, sunetele de corzi vibratoare și ciocane care au lovit nicovalele în secolul VI î.Hr. Dar cea mai impresionantă evoluție în medicină este tehnologia ultrasunetelor.

2- Electricitate și magnetism

Electricitatea și magnetismul provin dintr-o singură forță electromagnetică. Electromagnetismul este o ramură a științei fizice care descrie interacțiunile dintre energia electrică și magnetism.

Câmpul magnetic este creat de un curent electric în mișcare și un câmp magnetic poate induce mișcarea încărcărilor (curent electric). Regulile electromagnetismului explică de asemenea fenomenele geomagnetice și electromagnetice, care descriu modul în care particulele încărcate de atomi interacționează.

În trecut, electromagnetismul a fost experimentat pe baza efectelor fulgerului și a radiațiilor electromagnetice ca efect luminos.

Magnetismul a fost folosit, de mult timp, ca un instrument fundamental pentru navigația ghidată de busolă.

Fenomenul încărcăturilor electrice în repaus a fost detectat de vechii romani, care au observat modul în care un pieptene frecat a atras particule. În contextul tarifelor pozitive și negative, taxele egale se opun reciproc, iar taxele diferite se atrage reciproc.

Ați putea fi interesat să aflați mai multe despre acest subiect prin descoperirea celor 8 tipuri de unde electromagnetice și a caracteristicilor acestora.

3- Mecanica

Este legată de comportamentul corpurilor fizice, atunci când sunt supuse forțelor sau deplasărilor și efectele ulterioare ale corpurilor în mediul lor.

La începutul modernismului, oamenii de știință Jayam, Galileo, Kepler și Newton au pus bazele pentru ceea ce este cunoscut acum ca mecanica clasică.

Această sub-disciplina în cauză cu mișcarea forțelor pe obiecte și particule care sunt în repaus sau în mișcare la semnificativ mai mici decât viteza luminii. Mecanica descrie natura corpurilor.

Termenul corp include particule, proiectile, nave spațiale, stele, părți ale mașinilor, părți de solide, părți de lichide (gaze și lichide). Particulele sunt corpuri cu structură internă mică, tratate ca puncte matematice în mecanica clasică.

Corpurile rigide au dimensiuni și forme, dar păstrează o simplitate apropiată de cea a particulelor și pot fi semi-rigide (elastice, lichide).

4- Mecanica fluidelor

Mecanica fluidelor descrie fluxul de lichide și gaze. Dinamica fluidelor este ramura din care apar sub-discipline, cum ar fi aerodinamica (studiul aerului și a altor gaze în mișcare) și hidrodinamica (studiul lichidelor în mișcare).

Dinamica fluidelor este aplicată pe scară largă: pentru calcularea forțelor și momentelor din avioane, determinarea masei lichidului de țiței prin conducte, în plus față de predicția modelelor meteorologice, comprimarea nebuloaselor în spațiul interstelar și modelarea fisiunii nucleare.

Această ramură oferă o structură sistematică care cuprinde legi empirice și semi-empirice derivate din măsurarea debitului și utilizate pentru a rezolva probleme practice.

Soluția la o problemă dinamică a fluidului implică calculul proprietăților fluidului, cum ar fi viteza, presiunea, densitatea și temperatura și funcțiile spațiului și timpului.

5- Optica

Optica se ocupă de proprietățile și fenomenele de lumină și viziune vizibile și invizibile. Studiați comportamentul și proprietățile luminii, inclusiv interacțiunile cu materia, pe lângă construirea instrumentelor adecvate.

Descrieți comportamentul luminii vizibile, ultraviolete și infraroșii.Deoarece lumina este un val electromagnetic, alte forme de radiații electromagnetice, cum ar fi raze X, microunde și unde radio, au proprietăți similare.

Această ramură este relevantă pentru multe discipline conexe, cum ar fi astronomie, inginerie, fotografie și medicină (oftalmologie și optometrie). Aplicațiile sale practice se găsesc într-o varietate de tehnologii și obiecte obișnuite, inclusiv oglinzi, lentile, telescoape, microscoape, lasere și fibră optică.

6- Termodinamica

Sucursala de fizică care studiază efectele muncii, căldurii și energiei unui sistem. Sa născut în secolul al XIX-lea cu aspectul motorului cu aburi. Se ocupă doar de observarea și răspunsul pe scară largă a unui sistem observabil și măsurabil.

Interacțiunile la gaze mici sunt descrise de teoria cinetică a gazelor. Metodele se completează reciproc și sunt explicate în termeni de termodinamică sau teorie cinetică.

Legile termodinamicii sunt:

• Legea entalpiei: relaționează diferitele forme de energie cinetică și potențială, într-un sistem, cu activitatea pe care sistemul o poate realiza, plus transferul de căldură.
• Aceasta duce la a doua lege și la definirea unei alte variabile de stare numite entropia.
• legislație în vigoare definește echilibrul termodinamic pe o scară largă, de temperatură, spre deosebire de definiția scară mică legată de energia cinetică a moleculelor.

Sucursale ale fizicii moderne

7- Cosmologie

Este studiul structurilor și dinamicii Universului pe o scară mai largă. Investigați originea, structura, evoluția și destinația finală.

Cosmologie ca știință își are originea în copernicană principiu corpurile cerești se supună identice cu cele ale Pământului și mecanicii newtoniene legilor fizice, ceea ce a permis să înțeleagă aceste legi fizice.

Cosmologia fizică a început în 1915 odată cu dezvoltarea teoriei generale a relativității lui Einstein, urmată de descoperiri observaționale majore în anii 1920.

progrese spectaculoase în cosmologia observațională începând cu anii 1990, inclusiv cosmică de fond, supernove îndepărtate și răscoale redshift a galaxiei, a condus la dezvoltarea unui model standard de cosmologie.

Acest model aderă la conținutul unor cantități mari de materie întunecată și energii întunecate conținute în univers, a căror natură nu este încă bine definită.

8 - Mecanica cuantică

Sucursala de fizică care studiază comportamentul materiei și al luminii, la scară atomică și subatomică. Obiectivul său este de a descrie și explica proprietățile moleculelor și atomilor și componentele acestora: electroni, protoni, neutroni și alte mai ezoterice ca particule cuarci si gluon.

Aceste proprietăți includ interacțiunile dintre particule unele cu altele și cu radiații electromagnetice (lumină, raze X și raze gamma).

Multi oameni de stiinta au contribuit la stabilirea a trei principii revolutionare care au castigat treptat acceptarea si verificarea experimentala intre anii 1900 si 1930.

• Proprietăți cuantificate. Poziția, viteza și culoarea pot apărea uneori numai în anumite cantități (cum ar fi clic-numărătoarea după număr). Acest lucru contrastează cu conceptul de mecanică clasică, care spune că astfel de proprietăți trebuie să existe într-un spectru plat și continuu. Pentru a descrie ideea că unele clicuri de proprietăți, oamenii de știință au inventat verbul cuantificat.
• Particule de lumină. Oamenii de știință au respins 200 de ani de experimente prin postularea faptului că lumina se poate comporta ca o particulă și nu întotdeauna "ca valurile / valurile într-un lac".
• Valuri de substanță. Materia se poate comporta, de asemenea, ca un val. Acest lucru este demonstrat de 30 de ani de experimente care susțin că materia (ca electronii) poate exista ca particule.

9 - Relativitate

Această teorie cuprinde două teorii ale lui Albert Einstein: relativitatii speciale, care se aplică particulelor elementare și interacțiunile lor -describiendo toate fenomenele fizice, cu excepția gravitației și a relativității generale explică legea gravitației și relația sa cu alte forțe natura

Se aplică domeniului cosmologic, astrofizicii și astronomiei. Relativitatea a transformat postulatele fizicii și astronomiei în secolul XX, extinzând 200 de ani de teorie newtoniană.

El a introdus concepte cum ar fi spațiu-timp ca o entitate unificată, relativitatea simultaneității, dilatarea cinematică și gravitațională a timpului și contracția lungimii.

În domeniul fizicii, el a îmbunătățit știința particulelor elementare și interacțiunile lor fundamentale, împreună cu inaugurarea erei nucleare.

Cosmologia și astrofizica au prezis fenomene astronomice extraordinare, cum ar fi stelele neutronice, găurile negre și valurile gravitaționale.

Exemple de cercetare pentru fiecare ramură

1 - Acustică: investigații ale UNAM

Laboratorul acustică al Departamentului de Fizica al Facultății de Științe UNAM face cercetare specializată în dezvoltarea și punerea în aplicare a tehnicilor pentru a studia fenomenele acustice.

Cele mai frecvente experimente includ medii diferite cu structuri fizice diferite. Aceste mijloace pot fi fluide, tuneluri eoliene sau utilizarea unui jet supersonic.

O investigație care are loc în prezent la UNAM este spectrul de frecvențe al unei chitări, în funcție de locul în care se joacă. Semnalele acustice emise de delfini sunt de asemenea studiate (Forgach, 2017).

2- Electricitatea și magnetismul: efectul câmpurilor magnetice în sistemele biologice

Universitatea regională Francisco José Caldas, efectuează cercetări privind efectul câmpurilor magnetice în sistemele biologice. Toate acestea pentru a identifica toate anchetele anterioare care au fost făcute pe această temă și pentru a emite noi cunoștințe.

Cercetările indică faptul că câmpul magnetic al Pământului este permanent și dinamic, cu perioade alternante de intensitate atât ridicată, cât și scăzută.

De asemenea, ei vorbesc despre speciile care depind de configurația acestui câmp magnetic pentru orientare, cum ar fi albinele, furnicile, somon, balene, rechini, delfini, fluturi, broaște țestoase, printre altele (Fuentes, 2004).

3- Mecanica: corpul uman și gravitatea zero

De mai bine de 50 de ani, NASA a realizat studii avansate asupra efectelor gravitației zero asupra corpului uman.

Aceste investigații au permis numeroșilor astronauti să se deplaseze în siguranță pe Lună sau să trăiască mai mult de un an pe Stația Spațială Internațională.

Analize de cercetare NASA efectele mecanice ale gravitație zero are pe corp, pentru a le reduce și să se asigure că astronauții pot fi trimise la mai multe locuri îndepărtate din sistemul solar (Strickland & Crane, 2016).

Mecanica fluidelor: efectul Leidenfrost

Efectul Leidenfrost este un fenomen care apare atunci când o picătură de lichid atinge o suprafață fierbinte la o temperatură mai mare decât punctul de fierbere.

Doctoranzii de la Universitatea din Liège au creat un experiment pentru a cunoaște efectele gravitației asupra timpului de evaporare a fluidului și a comportamentului acestuia în timpul acestui proces.

Suprafața a fost inițial încălzită și înclinată când este necesar. Picăturile de apă folosite au fost trasate de o lumină în infraroșu, activarea servomotoarele ori de câte ori au părăsit centrul suprafeței (cercetare și știință, 2015).

5- Optica: observațiile Ritter

Johann Wilhelm Ritter a fost un farmacist și om de știință german, care a efectuat numeroase experimente medicale și științifice. Printre contribuțiile sale cele mai notabile la domeniul opticii este descoperirea luminii ultraviolete.

Ritter bazat cercetările sale pe descoperirea de lumină infraroșie de William Herschel în 1800, stabilind astfel că a fost existența luminii invizibile posibilă și realizarea de experimente cu clorură de argint și a fasciculelor de lumină diferite (Cosmos cool, 2017) .

6- Termodinamica: energie solară termodinamică în America Latină

Aceasta cercetare se concentreaza pe studiul surselor de energie și căldură alternative, așa cum este energia solară, cu principala proiecția termodinamica de interes a energiei solare ca sursă de energie durabilă (Bernardelli, 201).

În acest scop, documentul de studiu este împărțit în cinci categorii:

1 - Radiația solară și distribuția energiei pe suprafața pământului.

2- Utilizarea energiei solare.

3- Contextul și evoluția utilizărilor energiei solare.

Instalatii si tipuri termodinamice.

5- Studii de caz în Brazilia, Chile și Mexic.

7 - Cosmologie: Studiul energiei întunecate

Ancheta Energiei Negre sau Studiul Energiei Negre a fost un studiu științific realizat în 2015, al cărui scop principal a fost măsurarea structurii pe scară largă a universului.

Prin această cercetare, spectrul a fost deschis pentru numeroase investigații cosmologice, care urmăresc să determine cantitatea de materie întunecată prezentă în universul actual și distribuția acestuia.

Pe de altă parte, rezultatele aruncate de DES se opun teoriilor tradiționale despre cosmos, emise după misiunea spațială Planck, finanțate de Agenția Spațială Europeană.

Această cercetare a confirmat teoria că universul este în prezent compus din materie neagră de 26%.

S-au dezvoltat hărți de poziționare care au măsurat cu acuratețe structura a 26 de milioane de galaxii îndepărtate (Bernardo, 2017).

8 - Mecanica cuantică: teoria informațiilor și calculul cuantic

Această cercetare urmărește să investigheze două noi domenii ale științei, cum ar fi informația și calculul cuantic. Ambele teorii sunt fundamentale pentru dezvoltarea telecomunicațiilor și a dispozitivelor de procesare a informațiilor.

Acest studiu prezintă starea actuală a computerizării cuantice, susținută de progresele realizate de Grupul de Calculație Cuantică (GQC) (López), o instituție dedicată discuțiilor și generării de cunoștințe pe această temă, bazată pe prima Turing postulează despre calcul.

9 - Relativitate: experiment Icarus

Cercetarea experimentală Icarus, efectuată în laboratorul Gran Sasso din Italia, a adus liniște lumii științifice confirmând că teoria relativității lui Einstein este adevărată.

Aceasta cercetare masurat viteza de șapte neutrini, cu o rază de lumină dată de Centrul European pentru Cercetare Nucleară (CERN), concluzionând că neutrinii nu depășesc viteza luminii, așa cum a fost încheiat în experimentul anterior, în același laborator.

Aceste rezultate au fost opuse cu cele obținute în experimentele anterioare de la CERN, care în anii anteriori au ajuns la concluzia că neutrinii au călătorit 730 de kilometri mai repede decât forma luminii.

Aparent, concluzia dată anterior de CERN a fost din cauza unei conexiuni proaste GPS la momentul în care a fost efectuat experimentul (Time, 2012).

referințe

1. Cum se deosebește fizica clasică de fizica modernă? Adus la reference.com.
2. Electricitate și magnetism. Lumea științei pământului. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Adus la encyclopedia.com.
3. Mecanică. Recuperat pe wikipedia.org.
4. Fluid Dynamics. Recuperat pe wikipedia.org.
5. Optica. Definiția. Adus pe dicționarul.com.
6. Optica. McGraw-Hill Enciclopedia de Știință și Tehnologie (ediția a 5-a). McGraw-Hill. 1993.
7. Optica. Recuperat pe wikipedia.org.
8. Ce este termodinamica? Recuperat la grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativitate: Teoria specială și generală. Recuperat pe wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). „Relativității“. Grolier Enciclopedia Multimedia. Recuperat pe wikipedia.org.
11. Care sunt dovezile pentru Big Bang? Recuperat în astro.ucla.edu.
12. Planck dezvăluie și aproape perfect universul. Recuperat în that.int.