13 KLASISKĀS UN MODERNĀS FIZIKAS NOZARES - FIZISKĀ - 2025

Starp klasiskās un modernās fizikas nozarēm mēs varam izcelt akustiku, optiku vai mehāniku primitīvākajā jomā, kā arī kosmoloģiju, kvantu mehāniku vai relativitāti tajās, kuras nesen izmantotas.

Klasiskā fizika apraksta teorijas, kas izstrādātas pirms 1900. gada, un mūsdienu fizika, notikumi, kas notika pēc 1900. gada. Klasiskā fizika makro mērogā nodarbojas ar matēriju un enerģiju, neiedziļinoties sarežģītākos kvantu pētījumos. mūsdienu fizikas.

Makss Planks, viens no nozīmīgākajiem zinātniekiem vēsturē, iezīmēja klasiskās fizikas beigas un mūsdienu fizikas sākumu ar kvantu mehāniku.

Klasiskās fizikas nozares

1- Akustika

Auss ir bioloģiskais instruments par excellence, kas uztver noteiktas viļņu vibrācijas un interpretē tās kā skaņu.

Akustika, kas nodarbojas ar skaņas (mehāniski viļņi gāzēs, šķidrumos un cietās daļās) izpēti, ir saistīta ar skaņas radīšanu, vadību, pārraidi, uztveršanu un efektiem.

Akustiskā tehnoloģija ietver mūziku, ģeoloģisko, atmosfēras un zemūdens parādību izpēti.

Psihoakustika pēta skaņas fizisko iedarbību uz bioloģiskajām sistēmām, kas pastāv, kopš Pitagors pirmo reizi dzirdēja vibrējošu stīgu un āmuru skaņas, kas skāra laktas 6. gadsimtā pirms mūsu ēras. Bet visšokējošākā attīstība medicīnā ir ultraskaņas tehnoloģija.

2 - Elektroenerģija un magnētisms

Elektrība un magnētisms rodas no viena elektromagnētiskā spēka. Elektromagnētisms ir fizikālās zinātnes nozare, kas apraksta elektrības un magnētisma mijiedarbību.

Magnētisko lauku rada kustīga elektriskā strāva, un magnētiskais lauks var izraisīt lādiņu (elektriskās strāvas) kustību. Elektromagnētisma likumi izskaidro arī ģeomagnētiskās un elektromagnētiskās parādības, aprakstot, kā mijiedarbojas uzlādētas atomu daļiņas.

Iepriekš elektromagnētisms tika pieredzēts, pamatojoties uz zibens un elektromagnētiskā starojuma iedarbību kā gaismas efektu.

Magnētisms jau sen tiek izmantots kā pamata instruments navigācijai, vadot kompasu.

Elektrisko lādiņu parādīšanos miera stāvoklī atklāja senie romieši, kuri novēroja veidu, kā noberztā ķemme piesaistīja daļiņas. Pozitīvo un negatīvo lādiņu kontekstā, piemēram, lādiņi atgrūž, un dažādas maksas piesaista.

Jums varētu būt interesanti uzzināt vairāk par šo tēmu, atklājot 8 elektromagnētisko viļņu veidus un to īpašības.

3 - Mehānika

Tas ir saistīts ar fizisko ķermeņu izturēšanos, kad tie tiek pakļauti spēkiem vai pārvietojumiem, un ar ķermeņa turpmāko iedarbību viņu vidē.

Modernisma rītausmā zinātnieki Džeimss, Galileo, Keplers un Ņūtons lika pamatus tam, kas mūsdienās pazīstams kā klasiskā mehānika.

Šī apakšdisciplīna attiecas uz spēku kustību uz objektiem un daļiņām, kas atrodas miera stāvoklī vai pārvietojas ar ātrumu, kas ir ievērojami lēnāks par gaismas ātrumu. Mehānika apraksta ķermeņu raksturu.

Termins ķermenis ietver daļiņas, šāviņus, kosmosa kuģus, zvaigznes, mašīnu daļas, cietvielu daļas, šķidrumu daļas (gāzes un šķidrumi). Daļiņas ir ķermeņi ar nelielu iekšējo struktūru, un klasiskajā mehānikā tos uzskata par matemātiskiem punktiem.

Stingriem ķermeņiem ir izmērs un forma, taču tie saglabā vienkāršību tuvu daļiņai un var būt daļēji stingri (elastīgi, šķidri).

4- Šķidruma mehānika

Šķidruma mehānika apraksta šķidrumu un gāzu plūsmu. Šķidruma dinamika ir nozare, no kuras rodas tādas apakšdisciplīnas kā aerodinamika (gaisa un citu kustīgo gāzu izpēte) un hidrodinamika (kustīgo šķidrumu izpēte).

Šķidruma dinamika tiek plaši pielietota: spēka un momentu aprēķināšanai lidmašīnās, naftas šķidruma masas noteikšanai caur cauruļvadiem, papildus laika apstākļu prognozei, miglāju saspiešanai starpzvaigžņu kosmosa un kodolieroču dalīšanās modelēšana.

Šī filiāle piedāvā sistemātisku struktūru, kas ietver empīriskus un daļēji empīriskus likumus, kas iegūti no plūsmas mērīšanas un tiek izmantoti praktisku problēmu risināšanai.

Šķidruma dinamikas problēmas risinājums ietver šķidruma īpašību, piemēram, plūsmas ātruma, spiediena, blīvuma un temperatūras, kā arī telpas un laika funkciju aprēķināšanu.

5 - optika

Optika nodarbojas ar redzamās un neredzamās gaismas un redzes īpašībām un parādībām. Papildus atbilstošu instrumentu veidošanai izpētiet gaismas izturēšanos un īpašības, ieskaitot tās mijiedarbību ar matēriju.

Apraksta redzamās, ultravioletās un infrasarkanās gaismas izturēšanos. Tā kā gaisma ir elektromagnētisks vilnis, citām elektromagnētiskā starojuma formām, piemēram, rentgena stariem, mikroviļņiem un radioviļņiem, ir līdzīgas īpašības.

Šī nozare ir būtiska daudzām saistītām disciplīnām, piemēram, astronomijai, inženierzinātnēm, fotogrāfijai un medicīnai (oftalmoloģija un optometrija). Tās praktiskais pielietojums ir atrodams dažādos ikdienas objektos un tehnoloģijās, ieskaitot spoguļus, objektīvus, teleskopus, mikroskopus, lāzerus un optisko šķiedru.

6- Termodinamika

Fizikas nozare, kas pēta darba, siltuma un enerģijas ietekmi sistēmā. Tas ir dzimis 19. gadsimtā ar tvaika dzinēja izskatu. Tas attiecas tikai uz novērojama un izmērāma sistēmas plaša mēroga novērošanu un reakciju.

Neliela mēroga gāzu mijiedarbību raksturo gāzu kinētiskā teorija. Metodes papildina viena otru un ir izskaidrotas termodinamikā vai kinētiskajā teorijā.

Termodinamikas likumi ir:

• Entalpijas likums : sasaista dažādas kinētiskās un potenciālās enerģijas formas sistēmā ar darbu, ko sistēma var veikt, kā arī ar siltuma pārnesi.
• Tas ved uz otro likumu un cita stāvokļa mainīgā lieluma, ko sauc par entropijas likumu, definīciju .
• 0. Likums definē liela mēroga termodinamiskā līdzsvara, temperatūras pretstatā maza mēroga definīcijas, kas saistīti ar kinētisko enerģiju molekulu.

Mūsdienu fizikas nozares

7- Kosmoloģija

Tas ir Visuma struktūru un dinamikas pētījums plašākā mērogā. Izpētiet tā izcelsmi, struktūru, attīstību un galapunktu.

Kosmoloģija kā zinātne radās pēc Kopernika principa - debess ķermeņi pakļaujas fiziskiem likumiem, kas ir identiski Zemes likumiem - un Ņūtona mehānika, kas ļāva mums saprast šos fizikālos likumus.

Fiziskā kosmoloģija sākās 1915. gadā ar Einšteina vispārējās relativitātes teorijas attīstību, kam sekoja lieli novērojumu atklājumi 20. gadsimta 20. gados.

No 1990. gadiem dramatiskie sasniegumi novērošanas kosmoloģijā, ieskaitot kosmisko mikroviļņu fonu, tālas supernovas un galaktikas sacelšanās ar sarkano nobīdi, noveda pie kosmoloģijas standarta modeļa izstrādes.

Šis modelis ievēro lielu daudzumu tumšās matērijas un tumšo enerģiju, kas atrodas Visumā, kuru būtība vēl nav precīzi noteikta.

8- Kvantu mehānika

Fizikas nozare, kas pēta matērijas un gaismas izturēšanos atomu un subatomiskajā mērogā. Tās mērķis ir aprakstīt un izskaidrot molekulu un atomu un to sastāvdaļu īpašības: elektronus, protonus, neitronus un citas ezotēriskas daļiņas, piemēram, kvarkus un gluonus.

Šīs īpašības ietver daļiņu mijiedarbību savā starpā un ar elektromagnētisko starojumu (gaismas, rentgena un gamma stariem).

Vairāki zinātnieki deva ieguldījumu trīs revolucionāro principu izveidē, kuri laika posmā no 1900. līdz 1930. gadam pakāpeniski ieguva apstiprinājumu un eksperimentālu pārbaudi.

• Kvantificētas īpašības . Pozīcija, ātrums un krāsa dažreiz var notikt tikai noteiktos apjomos (piemēram, noklikšķinot uz numuru pēc numura). Tas ir pretstatā klasiskās mehānikas jēdzienam, kurā teikts, ka šādām īpašībām jāeksistē plakanā, nepārtrauktā spektrā. Lai aprakstītu ideju, ka daži rekvizīti noklikšķina, zinātnieki izlēma darbības vārdu kvantificēt.
• Gaismas daļiņas . Zinātnieki atspēkoja 200 gadu eksperimentus, postulējot, ka gaisma var uzvesties kā daļiņa un ne vienmēr "kā viļņi / viļņi ezerā".
• Matērijas viļņi . Arī matērija var uzvesties kā vilnis. To pierāda 30 gadu eksperimenti, kas apstiprina, ka viela (piemēram, elektroni) var pastāvēt kā daļiņas.

9- relativitāte

Šī teorija ietver divas Alberta Einšteina teorijas: īpašo relativitāti, kas attiecas uz elementārdaļiņām un to mijiedarbību - aprakstot visas fiziskās parādības, izņemot gravitācijas spējas, un vispārējo relativitāti, kas izskaidro gravitācijas likumu un tā attiecības ar citiem spēka spēkiem daba.

Tas attiecas uz kosmoloģijas, astrofizikas un astronomijas jomu. Relativitāte 20. gadsimtā pārveidoja fizikas un astronomijas postulātus, izslēdzot no Ņūtona teorijas 200 gadus.

Viņš iepazīstināja ar tādiem jēdzieniem kā kosmosa laiks kā vienota vienība, vienlaicīguma relativitāte, laika kinemātiskā un gravitācijas dilatācija un garuma kontrakcija.

Fizikas jomā viņš pilnveidoja zinātni par elementārdaļiņām un to fundamentālo mijiedarbību līdztekus kodola laikmeta atklāšanai.

Kosmoloģija un astrofizika paredzēja ārkārtas astronomiskas parādības, piemēram, neitronu zvaigznes, melnos caurumus un gravitācijas viļņus.

10-Kodolfizika

Tā ir fizikas joma, kas pēta atoma kodolu, tā mijiedarbību ar citiem atomiem un daļiņām un tā sastāvdaļām.

11-biofizika

Formāli tā ir bioloģijas nozare, kaut arī tā ir cieši saistīta ar fiziku, jo bioloģiju studē ar fizikāliem principiem un metodēm.

12-astrofizika

Formāli tā ir astronomijas nozare, kaut arī cieši saistīta ar fiziku, jo pēta zvaigžņu fiziku, to sastāvu, evolūciju un struktūru.

13-ģeofizika

Tā ir ģeogrāfijas nozare, kaut arī tā ir cieši saistīta ar fiziku, jo tā pēta Zemi ar fizikas metodēm un principiem.

Pētniecības piemēri no katras nozares

1- Akustika: UNAM pētījumi

UNAM Zinātņu fakultātes Fizikas departamenta akustikas laboratorija veic specializētus pētījumus tādu paņēmienu izstrādē un ieviešanā, kas ļauj pētīt akustiskās parādības.

Visizplatītākajos eksperimentos ietilpst dažādi nesēji ar atšķirīgām fizikālām struktūrām. Šie līdzekļi var būt šķidrumi, vēja tuneļi vai virsskaņas strūklas izmantošana.

Izmeklēšana, kas pašlaik notiek UNAM, ir ģitāras frekvences spektrs atkarībā no tā, kur tā tiek iesitīta. Tiek pētīti arī delfīnu izstarotie akustiskie signāli (Forgach, 2017).

2 - Elektroenerģija un magnētisms: magnētisko lauku ietekme bioloģiskajās sistēmās

Fransisko Žozē Kaldas rajona universitāte veic pētījumus par magnētisko lauku ietekmi uz bioloģiskajām sistēmām. Tas viss, lai identificētu visus iepriekšējos pētījumus, kas ir veikti par šo tēmu, un lai iegūtu jaunas zināšanas.

Pētījumi norāda, ka Zemes magnētiskais lauks ir pastāvīgs un dinamisks, ar mainīgiem periodiem gan ar augstu, gan ar zemu intensitāti.

Viņi runā arī par sugām, kas ir atkarīgas no šī magnētiskā lauka konfigurācijas, lai orientētos, piemēram, bites, skudras, lasis, vaļi, haizivis, delfīni, tauriņi, bruņurupuči, cita starpā (Fuentes, 2004).

3 - Mehānika: cilvēka ķermenis un nulles gravitācija

Vairāk nekā 50 gadus NASA ir veikusi pētījumus par nulles gravitācijas ietekmi uz cilvēka ķermeni.

Šie izmeklējumi ļāva daudziem astronautiem droši pārvietoties uz Mēness vai vairāk nekā gadu dzīvot Starptautiskajā kosmosa stacijā.

NASA pētījumos tiek analizēta nulles gravitācijas mehāniskā ietekme uz ķermeni, ar mērķi to samazināt un nodrošināt, ka astronautus var nosūtīt uz attālākām Saules sistēmas vietām (Strickland & Crane, 2016).

4- Šķidruma mehānika: Leidenfrosta efekts

Leidenfrosta efekts ir parādība, kas rodas, kad šķidruma piliens pieskaras karstā virsmai temperatūrā, kas ir augstāka par tās viršanas temperatūru.

Lježas universitātes doktoranti izveidoja eksperimentu, lai noskaidrotu gravitācijas ietekmi uz šķidruma iztvaikošanas laiku un tā izturēšanos šajā procesā.

Sākotnēji virsma tika uzkarsēta un pēc vajadzības nogāzēta. Izmantotās ūdens pilītes tika izsekotas ar infrasarkanās gaismas palīdzību, aktivizējot servo motorus katru reizi, kad tās attālinājās no virsmas centra (Research and Science, 2015).

5 - Optika: Ritera novērojumi

Johans Vilhelms Riters bija vācu farmaceits un zinātnieks, kurš veica daudzus medicīniskus un zinātniskus eksperimentus. Starp viņa ievērojamākajiem ieguldījumiem optikas jomā ir ultravioletās gaismas atklāšana.

Riters savu pētījumu pamatoja ar 1800. gadā Viljama Heršela atklāto infrasarkano gaismu, tādējādi nosakot, ka neredzamu gaismu esamība bija iespējama, un veica eksperimentus ar sudraba hlorīdu un dažādiem gaismas stariem (Cool Cosmos, 2017) .

6- Termodinamika: termodinamiskā saules enerģija Latīņamerikā

Šis pētījums koncentrējas uz alternatīvu enerģijas un siltuma avotu, piemēram, saules enerģijas, izpēti, par galveno interesi uzskatot saules enerģijas kā ilgtspējīga enerģijas avota termodinamisko projekciju (Bernardelli, 201).

Šim nolūkam studiju dokuments ir sadalīts piecās kategorijās:

1- Saules starojuma un enerģijas sadalījums uz zemes virsmas.

2 - Saules enerģijas izmantošana.

3- Saules enerģijas lietojuma pamati un attīstība.

4 - Termodinamiskās instalācijas un veidi.

5 - Gadījumu izpēte Brazīlijā, Čīlē un Meksikā.

7- Kosmoloģija: tumšās enerģijas pētījums

Aptauja par tumšo enerģiju jeb Dark Energy Survey bija zinātnisks pētījums, kas tika veikts 2015. gadā un kura galvenais mērķis bija izmērīt Visuma struktūru liela mēroga mērogā.

Ar šo izmeklēšanu spektrs tika atvērts daudziem kosmoloģiskiem izmeklējumiem, kuru mērķis ir noteikt pašreizējā Visumā esošās tumšās vielas daudzumu un tā izplatību.

No otras puses, DES iegūtie rezultāti ir pretrunā ar tradicionālajām teorijām par kosmosu, kas izdotas pēc Plankas kosmosa misijas un ko finansē Eiropas Kosmosa aģentūra.

Šis pētījums apstiprināja teoriju, ka Visumu šobrīd veido 26% tumšās matērijas.

Tika izstrādātas arī pozicionēšanas kartes, kas precīzi izmērīja 26 miljonu tālu galaktiku struktūru (Bernardo, 2017).

8- Kvantu mehānika: informācijas teorija un kvantu skaitļošana

Šī pētījuma mērķis ir izpētīt divas jaunas zinātnes jomas, piemēram, informāciju un kvantu skaitļošanu. Abas teorijas ir būtiskas telekomunikāciju un informācijas apstrādes ierīču attīstībā.

Šis pētījums iepazīstina ar kvantu skaitļošanas pašreizējo stāvokli, ko atbalsta Kvantu skaitļošanas grupas (GQC) (López) - iestādes, kas ir veltīta sarunām un zināšanu ģenerēšanai par šo tēmu, sasniegumi, balstoties uz pirmo Tjūringa postulāti par skaitļošanu.

9 - relativitāte: Icarus eksperiments

Icarus eksperimentālais pētījums, kas tika veikts Gran Sasso laboratorijā, Itālijā, pārliecināja zinātnisko pasauli, pārbaudot, vai Einšteina relativitātes teorija ir patiesa.

Šis pētījums ar Eiropas Kodolpētījumu centra (CERN) nodrošināto gaismas staru izmērīja septiņu neitrīno ātrumu, secinot, ka neitrīni nepārsniedz gaismas ātrumu, kā tika secināts iepriekšējos eksperimentos tajā pašā laboratorijā.

Šie rezultāti bija pretēji tiem, kas iegūti iepriekšējos CERN eksperimentos, kuri iepriekšējos gados bija secinājuši, ka neitrīni brauc 730 kilometrus ātrāk nekā gaisma.

Acīmredzot iepriekš CERN sniegtais secinājums bija saistīts ar sliktu GPS savienojumu eksperimenta veikšanas laikā (El tiempo, 2012).

Atsauces

1. Kā klasiskā fizika atšķiras no mūsdienu fizikas? Atgūts vietnē reference.com.
2. Elektrība un magnētisms. Zemes zinātnes pasaule. Autortiesības 2003, The Gale Group, Inc. Ielādēts vietnē enciklopēdija.com.
3. Mehānika. Atgūts vietnē wikipedia.org.
4. Šķidruma dinamika. Atgūts vietnē wikipedia.org.
5. Optika. Definīcija. Atgūts vietnē dictionary.com.
6. Optika. Makgreiva-Hila zinātnes un tehnoloģijas enciklopēdija (5. izdevums). Makgreivs. 1993. gads.
7. Optika. Atgūts vietnē wikipedia.org.
8. Kas ir termodinamika? Atgūts vietnē grc.nasa.gov.
9. Einšteins A. (1916). Relativitāte: īpašā un vispārīgā teorija. Atgūts vietnē wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativitāte". Grolier multimediju enciklopēdija. Atgūts vietnē wikipedia.org.
11. Kādi ir lielā sprādziena pierādījumi? Atgūts vietnē astro.ucla.edu.
12. Planks atklāj un ir gandrīz ideāls Visums. Atgūts vietnē esa.int.