De 19 grenene av klassisk og moderne fysikk

3067
Basil Manning
De 19 grenene av klassisk og moderne fysikk

Mellom grener av klassisk og moderne fysikk vi kan fremheve akustikk, optikk eller mekanikk i det mest primitive feltet, og kosmologi, kvantemekanikk eller relativitet i de av nyere anvendelse.

Klassisk fysikk beskriver teorier som ble utviklet før 1900, og moderne fysikk hendelsene som skjedde etter 1900. Klassisk fysikk behandler materie og energi, på makroskala, uten å gå dypt inn i de mer komplekse studiene av kvante. Av moderne fysikk..

Max Planck, en av de viktigste forskerne i historien, markerte slutten på klassisk fysikk og begynnelsen på moderne fysikk med kvantemekanikk.

Artikkelindeks

  • 1 Grener av klassisk fysikk
    • 1.1 1- Akustikk
    • 1.2 2- Elektrisitet og magnetisme
    • 1.3 3- Mekanikk
    • 1.4 4- Væskemekanikk
    • 1.5 5- Optikk
    • 1.6 6- Termodynamikk
  • 2 grener av moderne fysikk
    • 2.1 7- Kosmologi
    • 2.2 8- Kvantemekanikk
    • 2.3 9- Relativitet
    • 2.4 10-kjernefysikk
    • 2.5 11-biofysikk
    • 2.6 12-astrofysikk
    • 2.7 13-geofysikk
  • 3 Tverrfaglige fysikkgrener
    • 3.1 14-Agrofysikk
    • 3.2 15-beregningsfysikk
    • 3.3 16-Sosial fysikk
    • 3.4 17-Økonfysikk
    • 3.5 18-Medisinsk fysikk
    • 3.6 19-Fysisk oseanografi
  • 4 Forskningseksempler på hver gren
    • 4.1 1- Akustikk: UNAM-forskning
    • 4.2 2- Elektrisitet og magnetisme: effekt av magnetfelt i biologiske systemer
    • 4.3 3- Mekanikk: menneskekropp og null tyngdekraft
    • 4.4 4- Væskemekanikk: Leidenfrost-effekt
    • 4.5 5- Optikk: Ritters observasjoner
    • 4.6 6- Termodynamikk: termodynamisk solenergi i Latin-Amerika
    • 4.7 7- Kosmologi: Dark Energy Survey
    • 4.8 8- Kvantemekanikk: informasjonsteori og kvanteberegning
    • 4.9 9- Relativitet: Icarus-eksperiment

Grener av klassisk fysikk

1- Akustikk

Øret er det biologiske instrumentet par excellence for å motta visse bølgevibrasjoner og tolke dem som lyd.

Akustikk, som omhandler studiet av lyd (mekaniske bølger i gasser, væsker og faste stoffer), er relatert til produksjon, kontroll, overføring, mottakelse og effekter av lyd.

Akustisk teknologi inkluderer musikk, studier av geologiske, atmosfæriske og undervanns fenomener.

Psychoacoustics studerer de fysiske effektene av lyd på biologiske systemer, tilstede siden Pythagoras for første gang hørte lyden av vibrerende strenger og hamre som rammet ambolter i det 6. århundre f.Kr. C. Men den mest sjokkerende utviklingen innen medisin er ultralydteknologi.

2- Elektrisitet og magnetisme

Elektrisitet og magnetisme kommer fra en enkelt elektromagnetisk kraft. Elektromagnetisme er en gren av fysikk som beskriver samspillet mellom elektrisitet og magnetisme.

Magnetfeltet opprettes av en elektrisk strøm i bevegelse, og et magnetfelt kan indusere bevegelse av ladninger (elektrisk strøm). Reglene for elektromagnetisme forklarer også geomagnetiske og elektromagnetiske fenomener, og beskriver hvordan ladede partikler av atomer samhandler.. 

Tidligere ble elektromagnetisme opplevd på grunnlag av effekten av lyn og elektromagnetisk stråling som en lyseffekt.

Magnetisme har lenge vært brukt som et grunnleggende instrument for kompassstyrt navigering.

Fenomenet med elektriske ladninger i hvile ble oppdaget av de gamle romerne, som observerte måten en gnidd kam tiltrukket partikler på. I sammenheng med positive og negative ladninger, som ladninger frastøter, og forskjellige ladninger tiltrekker seg.

3- Mekanikk

Det er relatert til oppførselen til fysiske kropper, når de utsettes for krefter eller forskyvninger, og de påfølgende effektene av kroppene i deres omgivelser..

Ved begynnelsen av modernismen la forskerne Jayam, Galileo, Kepler og Newton grunnlaget for det som nå er kjent som klassisk mekanikk..

Denne underdisiplinen omhandler bevegelse av krefter på gjenstander og partikler som er i ro eller beveger seg i hastigheter som er betydelig langsommere enn lysets. Mekanikk beskriver kroppens natur.

Begrepet kropp inkluderer partikler, prosjektiler, romskip, stjerner, deler av maskineri, deler av faste stoffer, deler av væsker (gasser og væsker). Partikler er legemer med liten indre struktur, behandlet som matematiske punkter i klassisk mekanikk.

Stive legemer har størrelse og form, men beholder en enkelhet nær partikkelen og kan være halvstive (elastiske, flytende). 

4- Væskemekanikk

Væskemekanikk beskriver strømmen av væsker og gasser. Væskedynamikk er grenen som underdisipliner som aerodynamikk (studiet av luft og andre gasser i bevegelse) og hydrodynamikken (studiet av væsker i bevegelse) kommer frem fra..

Væskedynamikk brukes mye: for beregning av krefter og øyeblikk i fly, bestemmelse av massen av petroleumsvæsken gjennom rørledningene, i tillegg til prediksjon av værmønstre, kompresjon av tåker i det interstellare rommet og atomvåpenfisjon modellering.

Denne grenen tilbyr en systematisk struktur som omfatter empiriske og semi-empiriske lover avledet fra strømningsmåling og brukt til å løse praktiske problemer..

Løsningen på et væskedynamikkproblem innebærer å beregne væskeegenskaper, slik som strømningshastighet, trykk, tetthet og temperatur, og funksjoner av rom og tid..

5- Optikk

Optikk håndterer egenskapene og fenomenene til synlig og usynlig lys og syn. Studer oppførselen og egenskapene til lys, inkludert dets interaksjoner med materie, i tillegg til å bygge passende instrumenter.

Beskriver oppførselen til synlig, ultrafiolett og infrarødt lys. Siden lys er en elektromagnetisk bølge, har andre former for elektromagnetisk stråling som røntgenstråler, mikrobølger og radiobølger lignende egenskaper..

Denne grenen er relevant for mange relaterte disipliner som astronomi, ingeniørfag, fotografering og medisin (oftalmologi og optometri). De praktiske bruksområdene er i en rekke hverdagsobjekter og teknologier, inkludert speil, linser, teleskoper, mikroskoper, lasere og fiberoptikk..

6- Termodynamikk

Gren av fysikk som studerer effekten av arbeid, varme og energi i et system. Den ble født på 1800-tallet med utseendet til dampmotoren. Den handler bare om storskala observasjon og respons fra et observerbart og målbart system.

Småskala gassinteraksjoner er beskrevet av den kinetiske teorien om gasser. Metodene utfyller hverandre og blir forklart i termodynamikk eller ved kinetisk teori.

Lovene om termodynamikk er:

  • Enthalpilov: relaterer de forskjellige former for kinetisk og potensiell energi, i et system, til arbeidet som systemet kan gjøre, pluss varmeoverføring.
  • Dette fører til den andre loven, og til definisjonen av en annen tilstandsvariabel kalt entropilov.
  • De null lov definerer termodynamisk likevekt i stor skala av temperatur i motsetning til definisjonen i liten skala relatert til molekylers kinetiske energi.

Grener av moderne fysikk

7- Kosmologi

Det er studiet av universets strukturer og dynamikk i større skala. Undersøk opprinnelse, struktur, evolusjon og endelige destinasjon.

Kosmologi, som vitenskap, stammer fra Copernicus-prinsippet - himmellegemer adlyder fysiske lover som er identiske med de på jorden - og newtonske mekanikk, som tillot oss å forstå disse fysiske lovene.

Fysisk kosmologi begynte i 1915 med utviklingen av Einsteins generelle relativitetsteori, etterfulgt av store observasjonsfunn på 1920-tallet.. 

Dramatiske fremskritt innen observasjonskosmologi siden 1990-tallet, inkludert den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, fjerne supernovaer og rødskiftopprør i galaksen, førte til utviklingen av en standardmodell for kosmologi..

Denne modellen følger innholdet av store mengder mørk materie og mørke energier som finnes i universet, hvis natur ennå ikke er veldefinert.. 

8- Kvantemekanikk

Gren av fysikk som studerer atferden til materie og lys, på atom- og subatomær skala. Hensikten er å beskrive og forklare egenskapene til molekyler og atomer og deres komponenter: elektroner, protoner, nøytroner og andre mer esoteriske partikler som kvarker og gluoner..

Disse egenskapene inkluderer interaksjonen mellom partiklene med hverandre og med elektromagnetisk stråling (lys, røntgen og gammastråler)..

Flere forskere bidro til etableringen av tre revolusjonerende prinsipper som gradvis fikk aksept og eksperimentell bekreftelse mellom 1900 og 1930..

  • Kvantifiserte egenskaper. Posisjon, hastighet og farge kan noen ganger bare forekomme i bestemte mengder (som å klikke nummer etter nummer). Dette strider mot konseptet med klassisk mekanikk, som sier at slike egenskaper må eksistere på et jevnt, kontinuerlig spektrum. For å beskrive ideen om at noen egenskaper klikker, laget forskere verbet kvantifisere. 
  • Lyspartikler. Forskere tilbakeviste 200 års eksperimenter ved å postulere at lys kan oppføre seg som en partikkel og ikke alltid "som bølger / bølger i en innsjø.".
  • Bølger av materie. Saken kan også oppføre seg som en bølge. Dette demonstreres av 30 års eksperimenter som bekrefter at materie (som elektroner) kan eksistere som partikler.

9- Relativitet

Denne teorien omfatter to teorier om Albert Einstein: spesiell relativitet, som gjelder elementære partikler og deres interaksjoner - som beskriver alle fysiske fenomener unntatt tyngdekraften - og generell relativitet, som forklarer gravitasjonsloven og dens forhold til andre gravitasjonskrefter..

Det gjelder de kosmologiske, astrofysiske og astronomiske områdene. Relativitet forvandlet postulatene til fysikk og astronomi i det 20. århundre, og forviste 200 år med Newtons teori.

Han introduserte begreper som romtid som en samlet enhet, samtidighet relativitet, kinematisk og tyngdekraft utvidelse av tid, og lengdegrad sammentrekning..

Innen fysikken forbedret han vitenskapen om elementære partikler og deres grunnleggende interaksjoner, sammen med innvielsen av kjernefysisk tid.

Kosmologi og astrofysikk forutsa ekstraordinære astronomiske fenomener som nøytronstjerner, sorte hull og gravitasjonsbølger..

10-kjernefysikk

Det er et fysikkfelt som studerer atomkjernen, dens interaksjoner med andre atomer og partikler, og dens bestanddeler.

11-biofysikk

Formelt er det en gren av biologien, selv om den er nært knyttet til fysikk, siden den studerer biologi med fysiske prinsipper og metoder.

12-astrofysikk

Formelt er det en gren av astronomi, selv om det er nært knyttet til fysikk, siden det studerer stjernenes fysikk, deres sammensetning, evolusjon og struktur..

13-geofysikk

Det er en gren av geografi, selv om den er nært knyttet til fysikk, siden den studerer jorden med fysikkens metoder og prinsipper..

Tverrfaglige grener av fysikk

14-Agrofysikk

Hybrid av fysikk og agronomi. Hovedformålet er å løse problemene med landbruksøkosystemer (jordnæring, avlinger, forurensning, etc.) ved hjelp av fysikkmetoder..

15-beregningsfysikk

Gren av fysikk fokusert på algoritmiske datamodeller. Det er en perfekt disiplin for simulering i grener av fysikk som jobber med magnetisme, dynamikk, elektronikk, astrofysikk, matematikk, etc..

16-Sosial fysikk

Klassisk gren utviklet av Auguste Comte på 1800-tallet. Den fokuserte på å gi et teoretisk og vitenskapelig konsept til sosiologi, og dermed unngå det moralske eller subjektive innholdet.

17-Økonfysikk

Filial med ansvar for å bruke fysiske konsepter for å løse økonomiske problemer. I dette vitenskapelige feltet studeres aspekter av ikke-lineær dynamikk, stokastisk eller med fenomener som skalering og transaksjoner.

18-Medisinsk fysikk

Gren som bruker fysiske grunnlag for studiet og utviklingen av helsevitenskap, og gir et nytt forslag for terapier og diagnose. I sin tur deltar den i den teknologiske utviklingen av nye medisinske verktøy.

19-Fysisk oseanografi

Gren av fysikk og delområde av oceanografi fokusert på de fysiske prosessene som foregår i havet (tidevann, bølger, spredning, absorpsjon av forskjellige typer energi, strømmer, akustikk, etc.).

Forskningseksempler på hver gren

1- Akustikk: UNAM-forskning

Akustikklaboratoriet ved Institutt for fysikk ved det vitenskapelige fakultetet i UNAM driver spesialisert forskning innen utvikling og implementering av teknikker som tillater studiet av akustiske fenomener.

De vanligste eksperimentene inkluderer forskjellige medier med forskjellige fysiske strukturer. Disse mediene kan være væsker, vindtunneler eller bruk av en supersonisk stråle..

En etterforskning som for tiden pågår i UNAM er frekvensspekteret til en gitar, avhengig av hvor den blir truffet. De akustiske signalene som sendes ut av delfiner blir også studert (Forgach, 2017).

2- Elektrisitet og magnetisme: effekt av magnetfelt i biologiske systemer

Francisco José Caldas District University forsker på effekten av magnetfelt på biologiske systemer. Alt dette for å identifisere all tidligere forskning som er gjort på emnet og utstede ny kunnskap..

Forskning indikerer at jordens magnetfelt er permanent og dynamisk, med vekslende perioder med både høy og lav intensitet.

De snakker også om artene som er avhengig av konfigurasjonen til dette magnetfeltet for å orientere seg, for eksempel blant annet bier, maur, laks, hvaler, haier, delfiner, sommerfugler, skilpadder (Fuentes, 2004).

3- Mekanikk: menneskekroppen og null tyngdekraft

I mer enn 50 år har NASA forsket på effekten av null tyngdekraft på menneskekroppen.

Disse undersøkelsene har gjort det mulig for mange astronauter å bevege seg trygt på Månen, eller bo i mer enn et år på den internasjonale romstasjonen..

NASA-forskning analyserer de mekaniske effektene som null tyngdekraft har på kroppen, med sikte på å redusere dem og sikre at astronauter kan sendes til fjernere steder i solsystemet (Strickland & Crane, 2016).

4- Væskemekanikk: Leidenfrost-effekt

Leidenfrost-effekten er et fenomen som finner sted når en dråpe væske berører en varm overflate, ved en temperatur høyere enn kokepunktet.

Doktorgradsstudenter ved universitetet i Liège opprettet et eksperiment for å finne ut effekten av tyngdekraften på fordampningstiden til en væske, og dens oppførsel under nevnte prosess..

Overflaten ble opprinnelig oppvarmet og skrått når det var nødvendig. Vanndråpene som ble brukt ble sporet ved hjelp av infrarødt lys, og aktiverte servomotorer hver gang de beveget seg bort fra sentrum av overflaten (Research and Science, 2015).

5- Optikk: Ritters observasjoner

Johann Wilhelm Ritter var en tysk farmasøyt og forsker, som gjennomførte mange medisinske og vitenskapelige eksperimenter. Blant hans mest bemerkelsesverdige bidrag til optikkfeltet er oppdagelsen av ultrafiolett lys..

Ritter baserte sin forskning på oppdagelsen av infrarødt lys av William Herschel i 1800, og bestemte dermed at eksistensen av usynlige lys var mulig og gjennomførte eksperimenter med sølvklorid og forskjellige lysstråler (Cool Cosmos, 2017).

6- Termodynamikk: termodynamisk solenergi i Latin-Amerika

Denne forskningen fokuserer på studiet av alternative energikilder og varme, som solenergi, som har hovedinteressen for den termodynamiske projeksjonen av solenergi som en kilde til bærekraftig energi (Bernardelli, 201).

For dette formålet er studiedokumentet delt inn i fem kategorier:

1- Solstråling og energifordeling på jordoverflaten.

2- Bruk av solenergi.

3- Bakgrunn og utvikling av bruken av solenergi.

4- Termodynamiske installasjoner og typer.

5- Casestudier i Brasil, Chile og Mexico.

7- Kosmologi: Dark Energy Survey

Survey on Dark Energy eller Dark Energy Survey, var en vitenskapelig studie utført i 2015, hvis hovedformål var å måle den store skalaen i universet.

Med denne undersøkelsen ble spekteret åpnet for en rekke kosmologiske undersøkelser, som søker å bestemme mengden mørk materie som er tilstede i det nåværende universet og dens fordeling..

På den annen side motsier resultatene fra DES de tradisjonelle teoriene om kosmos, utgitt etter Planck-romoppdraget, finansiert av European Space Agency..

Denne undersøkelsen bekreftet teorien om at universet for tiden består av 26% mørk materie..

Det ble også utviklet posisjoneringskart som målte nøyaktig strukturen til 26 millioner fjerne galakser (Bernardo, 2017).

8- Kvantemekanikk: Informasjonsteori og kvanteberegning

Denne forskningen søker å undersøke to nye vitenskapsområder, for eksempel informasjon og kvanteberegning. Begge teoriene er grunnleggende for utvikling av telekommunikasjons- og informasjonsbehandlingsenheter..

Denne studien presenterer den nåværende tilstanden for kvanteberegning, støttet av fremskrittene gjort av Group of Quantum Computation (GQC) (López), en institusjon som er dedikert til å holde foredrag og generere kunnskap om emnet, basert på de første Turing-postulater om beregning.

9- Relativitet: Icarus-eksperiment

Icarus eksperimentelle forskning, utført i laboratoriet i Gran Sasso, Italia, førte ro til den vitenskapelige verdenen ved å verifisere at Einsteins relativitetsteori er sann.

Denne forskningen målte hastigheten til syv nøytrinoer med en lysstråle levert av European Center for Nuclear Research (CERN), og konkluderte med at nøytrinoer ikke overstiger lyshastigheten, slik det ble konkludert i tidligere eksperimenter i samme laboratorium..

Disse resultatene var det motsatte av de som ble oppnådd i tidligere eksperimenter av CERN, som tidligere år hadde konkludert med at nøytrinoer reiste 730 kilometer raskere enn lys.

Tilsynelatende skyldtes konklusjonen tidligere gitt av CERN en dårlig GPS-forbindelse da eksperimentet ble utført (El tiempo, 2012).

Referanser

  1. Hvordan er klassisk fysikk forskjellig fra moderne fysikk? Gjenopprettet på reference.com.
  2. Elektrisitet og magnetisme. World of Earth Science. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Hentet på encyclopedia.com.
  3. Mekanikk. Gjenopprettet på wikipedia.org.
  4. Fluid Dynamics. Gjenopprettet på wikipedia.org.
  5. Optikk. Definisjon. Gjenopprettet på dictionary.com.
  6. Optikk. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5. utg.). McGraw-Hill. 1993.
  7. Optikk. Gjenopprettet på wikipedia.org.
  8. Hva er termodynamikk? Gjenopprettet på grc.nasa.gov.
  9. Einstein A. (1916). Relativitet: Den spesielle og generelle teorien. Gjenopprettet på wikipedia.org.
  10. Will, Clifford M (2010). "Relativt". Grolier Multimedia Encyclopedia. Gjenopprettet på wikipedia.org.
  11. Hva er beviset for Big Bang? Gjenopprettet på astro.ucla.edu.
  12. Planck avslører og nesten perfekt univers. Gjenopprettet i esa.int.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.