9 Cawangan Fizik Klasik dan Moden

Antara cawangan fizik klasik dan moden kita boleh menyerlahkan akustik, optik atau mekanik dalam bidang yang paling primitif, dan kosmologi, mekanik kuantum atau relativiti dalam aplikasi yang paling terkini.

Fizik klasik menggambarkan teori-teori yang dibangun sebelum tahun 1900, dan fizik moden peristiwa-peristiwa yang berlaku selepas tahun 1900. Fizik klasik berkaitan dengan perkara dan tenaga, pada skala makro, tanpa pergi ke kajian kuantum yang lebih kompleks. fizik moden.

Max Planck, salah seorang saintis yang paling penting dalam sejarah, menandakan berakhirnya fizik klasik dan permulaan fizik moden dengan mekanik kuantum.

Cawangan fizik klasik

1- Akustik

Telinga adalah alat biologi dengan kecemerlangan untuk menerima getaran gelombang tertentu dan menafsirkannya sebagai bunyi.

Akustik, yang berkaitan dengan kajian bunyi (gelombang mekanik dalam gas, cecair dan pepejal), berkaitan dengan pengeluaran, kawalan, penghantaran, penerimaan dan kesan bunyi.

Teknologi akustik merangkumi muzik, kajian fenomena geologi, atmosfera dan kapal selam.

Psychoacoustics, mengkaji kesan fizikal bunyi dalam sistem biologi, sekarang sejak Pythagoras terdengar, untuk pertama kalinya, bunyi bergetar tali dan palu yang melanda anvils pada abad keenam SM. C. Tetapi perkembangan yang paling mengagumkan dalam bidang perubatan, adalah teknologi ultrasound.

2- Elektrik dan Magnetisme

Elektrik dan magnet datang dari satu daya elektromagnetik. Elektromagnetisme adalah cabang sains fizikal yang menggambarkan interaksi elektrik dan magnetisme.

Medan magnet dicipta oleh arus elektrik yang bergerak dan medan magnet boleh mendorong pergerakan caj (arus elektrik). Kaedah-kaedah elektromagnetisme juga menjelaskan fenomena geomagnetik dan elektromagnetik, yang menerangkan bagaimana zarah-zarah atom yang berinteraksi. 

Dahulu, elektromagnetisme telah berpengalaman berdasarkan kesan kilat dan radiasi elektromagnetik sebagai kesan cahaya.

Daya tarik telah digunakan, untuk masa yang lama, sebagai instrumen asas untuk navigasi yang dipandu oleh kompas.

Fenomena caj elektrik pada rehat, telah dikesan oleh orang-orang Rom kuno, yang memerhatikan cara di mana sikat rubbed menarik zarah. Dalam konteks caj positif dan negatif, caj yang sama menepis satu sama lain, dan yang berbeza menarik satu sama lain.

Anda mungkin berminat untuk mempelajari lebih lanjut mengenai topik ini dengan menemui 8 jenis gelombang elektromagnetik dan ciri-ciri mereka.

- Mekanik

Ia berkaitan dengan tingkah laku badan fizikal, apabila tertakluk kepada daya atau anjakan, dan kesan-kesan badan yang seterusnya dalam persekitarannya.

Pada zaman modenisme, ahli sains Jayam, Galileo, Kepler dan Newton meletakkan dasar-dasar untuk apa yang kini dikenali sebagai mekanik klasik.

Sub-disiplin ini memperkatakan pergerakan daya pada objek dan zarah yang sedang berehat atau bergerak pada kelajuan yang jauh lebih rendah daripada cahaya. Mekanik menggambarkan sifat badan.

Tubuh istilah termasuk zarah, projektil, kapal angkasa, bintang, bahagian mesin, bahagian pepejal, bahagian cecair (gas dan cecair). Zarah adalah badan yang mempunyai struktur dalaman yang kecil, dianggap sebagai mata matematik dalam mekanik klasik.

Badan-badan tegar mempunyai saiz dan bentuk, tetapi mengekalkan kesederhanaan dekat dengan zarah dan boleh separa tegar (elastik, cecair). 

- Mekanik cecair

Mekanik bendalir menggambarkan aliran cecair dan gas. Dinamika fluida adalah cawangan yang mana sub-disiplin muncul, seperti aerodinamik (kajian udara dan gas-gas lain yang bergerak) dan hidrodinamika (kajian cecair bergerak).

Dinamika fluida digunakan secara meluas: untuk pengiraan daya dan momen dalam kapal terbang, penentuan massa cairan minyak melalui saluran minyak, sebagai tambahan kepada ramalan pola cuaca, mampatan nebula dalam ruang interstellar dan model fisi pembelahan nuklear.

Cawangan ini menawarkan struktur sistematik yang merangkumi undang-undang empirikal dan semi-empirikal yang diperoleh daripada pengukuran aliran dan digunakan untuk menyelesaikan masalah praktikal.

Penyelesaian kepada masalah dinamik bendalir melibatkan pengiraan sifat bendalir, seperti halaju aliran, tekanan, kepadatan dan suhu dan fungsi ruang dan waktu.

5- Optik

Optik memperkatakan sifat-sifat dan fenomena cahaya dan visi yang kelihatan dan tidak kelihatan. Belajar tingkah laku dan sifat cahaya, termasuk interaksi dengan materi, selain membina instrumen yang sesuai.

Terangkan tingkah laku cahaya ultraungu dan inframerah yang boleh dilihat. Oleh kerana cahaya adalah gelombang elektromagnet, bentuk lain radiasi elektromagnet seperti sinaran-X, gelombang mikro dan gelombang radio mempunyai sifat yang sama.

Cawangan ini berkaitan dengan banyak disiplin berkaitan seperti astronomi, kejuruteraan, fotografi dan perubatan (ophthalmology dan optometry). Aplikasi praktikalnya terdapat dalam pelbagai teknologi dan objek setiap hari, termasuk cermin, kanta, teleskop, mikroskop, laser dan serat optik.

6- Thermodinamik

Cawangan fizik yang mengkaji kesan kerja, haba dan tenaga sistem. Ia dilahirkan pada abad ke-19 dengan penampilan enjin stim. Ia hanya berkaitan dengan pemerhatian dan tindak balas pada skala besar sistem yang dapat dilihat dan terukur.

Interaksi gas berskala kecil digambarkan oleh teori kinetik gas. Kaedah melengkapi satu sama lain dan dijelaskan dari segi termodinamik atau oleh teori kinetik.

Undang-undang termodinamik adalah:

• Undang-undang Enthalpy: mengaitkan pelbagai bentuk tenaga kinetik dan potensi, dalam sistem, dengan kerja yang boleh dilakukan oleh sistem, ditambah dengan pemindahan haba.
• Ini membawa kepada undang-undang kedua, dan definisi pemboleh ubah negeri yang lain dipanggil undang entropi.
• The undang zeroth mentakrifkan keseimbangan termodinamik pada skala besar, suhu yang bertentangan dengan definisi skala kecil yang berkaitan dengan tenaga kinetik molekul.

Cawangan fizik moden

- Kosmologi

Ia adalah kajian struktur dan dinamika Universe pada skala yang lebih besar. Menyiasat asal, struktur, evolusi dan destinasi akhirnya.

Kosmologi, sebagai sains, bermula dengan prinsip Copernicus - badan angkasa mematuhi undang-undang fizikal yang sama dengan mekanik Bumi - dan Newtonian, yang membolehkan kita memahami undang-undang fizikal.

Kosmologi fizikal bermula pada tahun 1915 dengan perkembangan teori relativiti umum Einstein, diikuti dengan penemuan-penemuan utama dalam tahun 1920-an. 

Kemajuan dramatik dalam kosmologi observasi sejak tahun 1990-an, termasuk latar belakang microwave kosmik, supernova jauh dan survei redshift jauh, membawa kepada pengembangan model standar kosmologi.

Model ini mematuhi kandungan sejumlah besar bahan gelap dan tenaga gelap yang terkandung dalam alam semesta, yang sifatnya belum jelas.. 

- 8 mekanik kuantum

Cabang fizik yang mengkaji kelakuan perkara dan cahaya, pada skala atom dan subatomik. Objektifnya adalah untuk menerangkan dan menjelaskan sifat-sifat molekul dan atom dan komponennya: elektron, proton, neutron dan lain-lain zarah esoterik yang lain seperti kuark dan gluon.

Ciri-ciri ini termasuk interaksi zarah antara satu sama lain dan dengan radiasi elektromagnet (cahaya, sinar-X dan sinar gamma).

Beberapa saintis menyumbang kepada penubuhan tiga prinsip revolusioner yang secara beransur-ansur mendapat pengesahan dan eksperimen percubaan antara 1900 dan 1930.

• Hartanah berjumlah. Posisi, kelajuan dan warna kadang-kadang hanya berlaku dalam kuantiti tertentu (seperti mengklik bilangan oleh nombor). Ini bertentangan dengan konsep mekanik klasik, yang mengatakan bahawa sifat tersebut mestilah wujud dalam spektrum yang rata dan berterusan. Untuk menggambarkan idea bahawa beberapa sifat mengklik, saintis mencipta kata kerja mengkuasi. 
• Zarah cahaya. Para saintis membantah 200 tahun percubaan dengan memperlihatkan cahaya itu dapat berperilaku seperti zarah dan tidak selalu "seperti gelombang / ombak di tasik".
• Ombak besar. Perkara juga boleh bertindak seperti gelombang. Ini ditunjukkan oleh 30 tahun percubaan yang mendakwa bahawa perkara (seperti elektron) boleh wujud sebagai zarah.

9- Relativiti

Teori ini merangkumi dua teori Albert Einstein: relativiti khas, yang digunakan untuk zarah-zarah asas dan interaksi mereka - menggambarkan semua fenomena fizikal kecuali graviti - dan relativiti umum yang menerangkan undang-undang graviti dan hubungannya dengan daya lain sifatnya.

Ia terpakai kepada alam kosmologi, astrofizik dan astronomi. Relativiti mengubah postulates fizik dan astronomi pada abad ke-20, membuang 200 tahun teori Newtonian.

Memperkenalkan konsep-konsep seperti ruang masa sebagai entiti bersatu, relativiti simultaneity, kinematic dan dilatasi graviti masa, dan penguncupan panjang.

Di bidang fizik, beliau meningkatkan sains zarah asas dan interaksi fundamental mereka, bersama dengan perasmian zaman nuklear.

Kosmologi dan astrofisika meramalkan fenomena astronomi yang luar biasa seperti bintang neutron, lubang hitam dan gelombang graviti.

Contoh penyelidikan setiap cabang

1- Akustik: penyiasatan UNAM

Makmal akustik Jabatan Fizik Fakulti Sains UNAM menjalankan penyelidikan khusus dalam pembangunan dan pelaksanaan teknik untuk mengkaji fenomena akustik.

Eksperimen yang paling umum termasuk media yang berbeza dengan struktur fizikal yang berbeza. Ini bermakna boleh menjadi bendalir, terowong angin, atau penggunaan jet supersonik.

Penyiasatan yang sedang berlaku di UNAM ialah spektrum frekuensi gitar, bergantung kepada tempat di mana ia dimainkan. Isyarat akustik yang dipancarkan oleh lumba-lumba juga sedang dikaji (Forgach, 2017).

2- Elektrik dan daya tarikan: kesan medan magnet dalam sistem biologi

Universiti José Caldas District University, menjalankan penyelidikan mengenai kesan medan magnet dalam sistem biologi. Semua ini untuk mengenal pasti semua penyiasatan yang telah dilakukan sebelum ini dan mengeluarkan pengetahuan baru.

Penyelidikan menunjukkan bahawa medan magnet Bumi adalah kekal dan dinamik, dengan tempoh yang bergantian kedua-dua intensiti tinggi dan rendah.

Mereka juga bercakap tentang spesies yang bergantung kepada konfigurasi medan magnet ini untuk mengarahkan diri mereka sendiri, seperti lebah, semut, salmon, ikan paus, jerung, lumba-lumba, kupu-kupu, kura-kura, antara lain (Fuentes, 2004).

3 - Mekanik: badan manusia dan graviti sifar

Selama lebih dari 50 tahun, NASA telah meneliti penyelidikan tentang kesan graviti sifar pada tubuh manusia.

Siasatan ini telah membolehkan ramai angkasawan bergerak dengan selamat pada Bulan, atau hidup lebih dari satu tahun di Stesen Angkasa Antarabangsa.

Penyelidikan NASA menganalisis kesan mekanikal yang graviti sifar ada pada badan, dengan matlamat mengurangkannya dan memastikan bahawa angkasawan boleh dihantar ke tempat yang jauh di dalam sistem solar (Strickland & Crane, 2016).

- Mekanik cecair: kesan Leidenfrost

Kesan Leidenfrost adalah fenomena yang berlaku apabila penurunan cecair menyentuh permukaan panas pada suhu yang lebih tinggi daripada titik mendidih.

Pelajar kedoktoran Universiti Liège mencipta percubaan untuk mengetahui kesan graviti pada masa penyejatan bendalir, dan kelakuan ini semasa proses tersebut.

Permukaannya pada awalnya dipanaskan dan dimiringkan apabila perlu. Titisan air yang digunakan telah dikesan dengan cara cahaya inframerah, mengaktifkan mesin servo setiap kali mereka berpindah dari pusat permukaan (Investigación y ciencia, 2015).

5- Optik: Pemerhatian ritter

Johann Wilhelm Ritter adalah ahli farmasi dan saintis Jerman, yang menjalankan pelbagai eksperimen perubatan dan saintifik. Antara sumbangannya yang paling ketara kepada bidang optik ialah penemuan cahaya ultraviolet.

Ritter berdasarkan penyelidikannya mengenai penemuan cahaya inframerah oleh William Herschel pada tahun 1800, menentukan dengan cara ini bahawa kewujudan lampu yang tidak dapat dilihat adalah mungkin dan melakukan eksperimen dengan klorida perak dan rasuk cahaya yang berbeza (Cool Cosmos, 2017).

6- Thermodinamik: tenaga solar termodinamik di Amerika Latin

Kajian ini memberi tumpuan kepada kajian sumber tenaga dan haba alternatif, seperti tenaga solar, dengan unjuran termodinamik tenaga suria sebagai sumber tenaga lestari sebagai kepentingan utamanya (Bernardelli, 201).

Untuk tujuan ini, dokumen kajian dibahagikan kepada lima kategori:

1- Sinaran dan pengagihan tenaga solar di permukaan bumi.

2- Penggunaan tenaga solar.

- Latar Belakang dan evolusi penggunaan tenaga solar.

- Pemasangan dan jenis termodinamik.

- Kajian kes di Brazil, Chile dan Mexico.

- Kosmologi: Kajian Tenaga Gelap

Kajian Tenaga Gelap, atau Gelap Tenaga Gelap, adalah kajian saintifik yang dijalankan pada tahun 2015, yang tujuan utamanya adalah untuk mengukur struktur berskala besar alam semesta.

Dengan kajian ini, spektrum dibuka kepada banyak penyelidikan kosmologi, yang bertujuan untuk menentukan jumlah bahan gelap yang ada di alam semesta semasa dan pengedarannya.

Sebaliknya, keputusan yang dibuang oleh DES menentang teori-teori tradisional tentang kosmos yang dikeluarkan selepas misi ruang Planck, yang dibiayai oleh Agensi Angkasa Eropah.

Penyelidikan ini mengesahkan teori bahawa alam semesta kini terdiri daripada 26% perkara gelap.

Peta kedudukan juga dibangunkan dengan tepat mengukur struktur 26 juta galaksi jauh (Bernardo, 2017).

8- Mekanik kuantum: teori maklumat dan pengkomputeran kuantum

Penyelidikan ini bertujuan untuk menyiasat dua bidang sains baru, seperti maklumat dan pengkomputeran kuantum. Kedua-dua teori adalah asas bagi kemajuan telekomunikasi dan peranti pemprosesan maklumat.

Kajian ini membentangkan keadaan semasa pengkomputeran kuantum, yang disokong oleh pendahuluan yang dibuat oleh Kumpulan Pengkomputan Kuantum (GQC) (López), institusi yang didedikasikan untuk memberikan ceramah dan menjana pengetahuan mengenai subjek, berdasarkan yang pertama Turing menulis tentang pengkomputeran.

9- Relativiti: eksperimen Icarus

Penyelidikan eksperimen Icarus, yang dijalankan di makmal Gran Sasso di Itali, membawa ketenangan kepada dunia saintifik dengan mengesahkan bahawa teori relativiti Einstein adalah benar.

Penyiasatan ini mengukur halaju tujuh neutrinos dengan sinaran cahaya yang diberikan oleh Pusat Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN), menyimpulkan bahawa neutrinos tidak melebihi kelajuan cahaya, seperti telah disimpulkan dalam eksperimen masa lalu makmal yang sama.

Keputusan ini bertentangan dengan yang diperoleh dalam eksperimen sebelumnya oleh CERN, yang pada tahun-tahun sebelumnya telah menyimpulkan bahawa neutrino mengembara 730 kilometer lebih cepat daripada cahaya.

Ternyata, kesimpulan yang diberikan oleh CERN disebabkan oleh sambungan GPS yang lemah pada masa percubaan (El tiempo, 2012).

Rujukan

1. Bagaimana fizik klasik berbeza daripada fizik moden? Diperolehi di reference.com.
2. Elektrik dan kemagnetan. Dunia Sains Bumi. Hak Cipta 2003, The Gale Group, Inc. Diperoleh pada encyclopedia.com.
3. Mekanik Diperolehi di wikipedia.org.
4. Dinamika Fluida. Diperolehi di wikipedia.org.
5. Optik Definisi Diperoleh pada dictionary.com.
6. Optik McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5th Ed.). McGraw-Hill. 1993.
7. Optik Diperolehi di wikipedia.org.
8. Apakah termodinamik? Dipulihkan di grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativiti: Teori Khas dan Umum. Diperolehi di wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativiti". Grolier Multimedia Encyclopedia. Diperolehi di wikipedia.org.
11. Apakah keterangan untuk Big Bang? Dipulihkan di astro.ucla.edu.
12. Planck mendedahkan dan semesta hampir sempurna. Pulih dalam that.int.