9 vej klasične in moderne fizike

Med veje klasične in moderne fizike lahko poudarimo akustiko, optiko ali mehaniko na najbolj primitivnem področju, kozmologijo, kvantno mehaniko ali relativnost v najnovejših aplikacijah..

Klasična fizika opisuje teorije, razvite pred letom 1900, in sodobno fiziko dogodke, ki so se zgodili po letu 1900. Klasična fizika se ukvarja s snovjo in energijo na makro ravni, ne da bi šla v bolj kompleksne kvantne študije. sodobne fizike.

Max Planck, eden najpomembnejših znanstvenikov v zgodovini, je označil konec klasične fizike in začetek moderne fizike s kvantno mehaniko..

Podružnice klasične fizike

1. Akustika

Uho je biološki instrument par excellence za sprejem določenih valovnih vibracij in jih interpretira kot zvok.

Akustika, ki se ukvarja s preučevanjem zvoka (mehanski valovi v plinih, tekočinah in trdnih snoveh), se nanaša na proizvodnjo, nadzor, prenos, sprejem in učinke zvoka..

Akustična tehnologija vključuje glasbo, preučevanje geoloških, atmosferskih in podmorskih pojavov.

Psihoakustika, proučuje fizikalne učinke zvoka v bioloških sistemih, ki so prisotni, ker je Pitagora prvič slišal zvoke vibrirajočih strun in kladiv, ki so v šestem stoletju pred našim štetjem udarile v nakovala. C. Najbolj impresiven razvoj v medicini pa je ultrazvočna tehnologija.

2. Električna energija in magnetizem

Električna energija in magnetizem izhajata iz ene same elektromagnetne sile. Elektromagnetizem je veja fizikalne znanosti, ki opisuje interakcije elektrike in magnetizma.

Magnetno polje nastane z električnim tokom v gibanju in magnetno polje lahko povzroči gibanje nabojev (električni tok). Pravila elektromagnetizma prav tako pojasnjujejo geomagnetne in elektromagnetne pojave, ki opisujejo, kako so nabiti delci atomov v interakciji. 

Prej se je elektromagnetizem doživel na podlagi učinkov strele in elektromagnetnega sevanja kot svetlobnega učinka.

Magnetizem se že dolgo uporablja kot temeljni instrument za navigacijo, ki jo vodi kompas.

Pojav električnih naborov v mirovanju so odkrili stari Rimljani, ki so opazovali način, kako je vtaknjeni glavnik pritegnil delce. V kontekstu pozitivnih in negativnih nabojev se enaki stroški medsebojno odbijajo, različni pa se medsebojno privlačijo.

Morda vas zanima več o tej temi, če odkrijete 8 vrst elektromagnetnih valov in njihove značilnosti.

3. Mehanika

Povezano je z obnašanjem fizičnih teles, kadar so izpostavljeni silam ali premikom, in posledičnimi učinki teles v njihovem okolju.

Na začetku modernizma so znanstveniki Jayam, Galileo, Kepler in Newton postavili temelje za zdaj znano kot klasična mehanika..

Ta poddisciplina obravnava gibanje sil na predmete in delce, ki so v mirovanju ali gibanju s hitrostmi, ki so bistveno nižje od svetlobe. Mehanika opisuje naravo teles.

Izraz telo vključuje delce, izstrelke, vesoljska plovila, zvezde, dele strojev, dele trdnih snovi, dele tekočin (plini in tekočine). Delci so telesa z malo notranjo strukturo, ki jih klasična mehanika obravnava kot matematične točke.

Togi telesi imajo velikost in obliko, vendar ohranjajo preprostost blizu deleža in so lahko poltogi (elastični, tekoči). 

4. Mehanika tekočin

Mehanika tekočin opisuje pretok tekočin in plinov. Dinamika tekočin je veja, iz katere izhajajo poddiscipline, kot so aerodinamika (proučevanje zraka in drugih plinov v gibanju) in hidrodinamika (študija gibljivih tekočin)..

Dinamika tekočin se široko uporablja: za izračun sile in momentov v letalih, določanje mase naftne tekočine preko naftovodov, poleg napovedi vremenskih vzorcev, kompresije meglic v modeliranje medzvezdnega prostora in jedrske fisije.

Ta podružnica ponuja sistematično strukturo, ki zajema empirične in semiempirične zakone, ki izhajajo iz merjenja pretoka in se uporabljajo za reševanje praktičnih problemov..

Rešitev problema dinamike tekočin vključuje izračun lastnosti tekočin, kot so hitrost toka, tlak, gostota in temperatura ter funkcije prostora in časa.

5 - Optika

Optika obravnava lastnosti in pojave vidne in nevidne svetlobe in vida. Preučite obnašanje in lastnosti svetlobe, vključno z njenimi interakcijami s snovjo, poleg gradnje ustreznih instrumentov.

Opišite obnašanje vidne, ultravijolične in infrardeče svetlobe. Ker je svetloba elektromagnetno valovanje, imajo druge oblike elektromagnetnega sevanja, kot so rentgenski žarki, mikrovalovne pečice in radijski valovi, podobne lastnosti..

Ta veja je pomembna za številne sorodne discipline, kot so astronomija, inženiring, fotografija in medicina (oftalmologija in optometrija). Njegova praktična uporaba je na voljo v različnih tehnologijah in predmetih vsakdana, vključno z ogledali, lečami, teleskopi, mikroskopi, laserji in optičnimi vlakni..

6. Termodinamika

Področje fizike, ki preučuje učinke dela, toplote in energije sistema. Rodil se je v 19. stoletju s pojavom parnega stroja. Ukvarja se samo z opazovanjem in odzivom v velikem obsegu opaznega in merljivega sistema.

Interakcije med majhnimi plini so opisane s kinetično teorijo plinov. Metode se medsebojno dopolnjujejo in razlagajo v smislu termodinamike ali kinetične teorije.

Zakoni termodinamike so:

• Zakon entalpije: povezuje različne oblike kinetične in potencialne energije v sistemu z delom, ki ga sistem lahko izvaja, in prenosom toplote.
• To vodi do drugega zakona in imenuje se definicija druge spremenljivke stanja entropije.
• The ničelni zakon definira termodinamično ravnovesje v velikem obsegu, temperature v nasprotju z definicijo majhnega obsega, povezano s kinetično energijo molekul.

Podružnice sodobne fizike

7. Kozmologija

Gre za preučevanje struktur in dinamike vesolja v večjem obsegu. Raziščite njegov izvor, strukturo, razvoj in končni cilj.

Kozmologija, kot znanost, izvira iz Kopernikovega načela - nebesna telesa se držijo fizikalnih zakonov, ki so identični tistim iz Zemljine in Newtonske mehanike, kar nam je omogočilo razumevanje teh fizikalnih zakonov..

Fizična kozmologija se je začela leta 1915 z razvojem Einsteinove splošne teorije relativnosti, ki ji je sledila večja opazovalna odkritja v dvajsetih letih prejšnjega stoletja.. 

Dramatični napredek v opazovalni kozmologiji od devetdesetih let, vključno s kozmičnimi mikrovalovnimi ozadji, raziskavami oddaljenih supernov in galaksij, je privedel do razvoja standardnega modela kozmologije.

Ta model se drži vsebine velikih količin temne snovi in ​​temnih energij, ki jih vsebuje vesolje, čigar narava še ni dobro definirana.. 

8 - Kvantna mehanika

Področje fizike, ki preučuje obnašanje snovi in ​​svetlobe, na atomski in subatomski lestvici. Njen cilj je opisati in razložiti lastnosti molekul in atomov in njihovih sestavin: elektrone, protone, nevtrone in druge bolj ezoterične delce, kot so kvarkovi in ​​gluoni..

Te lastnosti vključujejo medsebojno delovanje delcev med seboj in z elektromagnetnim sevanjem (svetloba, rentgenski žarki in gama žarki).

Več znanstvenikov je prispevalo k vzpostavitvi treh revolucionarnih načel, ki so postopoma pridobivali in eksperimentalno preverjali med letoma 1900 in 1930.

• Kvantificirane lastnosti. Položaj, hitrost in barva se lahko včasih pojavijo samo v določenih količinah (kot je klikanje številke po številu). To nasprotuje konceptu klasične mehanike, ki pravi, da morajo takšne lastnosti obstajati v ravnem in neprekinjenem spektru. Da bi opisali idejo, da nekatere lastnosti kliknejo, so znanstveniki skovali glagol količinsko. 
• Delci svetlobe. Znanstveniki so zavrnili 200 let eksperimentov z domnevo, da se lahko svetloba obnaša kot delci in ne vedno "kot valovi / valovi v jezeru"..
• Valovi snovi. Tudi materija se lahko obnaša kot val. To dokazujejo 30-letni poskusi, ki trdijo, da lahko materija (kot elektroni) obstaja kot delci.

9 - Relativnost

Ta teorija pokriva dve teoriji Alberta Einsteina: posebna relativnost, ki se nanaša na elementarne delce in njihove interakcije - opisuje vse fizične pojave razen gravitacije - in splošno relativnost, ki razlaga zakon gravitacije in njen odnos do drugih sil naravo.

Uporablja se za kozmološko področje, astrofiziko in astronomijo. Relativnost je spremenila postulate fizike in astronomije v 20. stoletju in izničila 200 let newtonske teorije.

Uvedeni koncepti, kot so prostor-čas kot enotna entiteta, relativnost istočasnosti, kinematična in gravitacijska dilatacija časa ter krčenje dolžine.

Na področju fizike je izboljšal znanost o elementarnih delcih in njihove temeljne interakcije, skupaj z odprtjem jedrske dobe..

Kozmologija in astrofizika napovedujeta izredne astronomske pojave, kot so nevtronske zvezde, črne luknje in gravitacijski valovi.

Raziskovalni primeri vsake podružnice

1. Akustika: preiskave UNAM

Akustični laboratorij Oddelka za fiziko Fakultete znanosti UNAM izvaja specializirane raziskave na področju razvoja in implementacije tehnik za preučevanje akustičnih pojavov..

Najpogostejši poskusi vključujejo različne medije z različnimi fizičnimi strukturami. Ta sredstva so lahko tekoči, vetrovni tuneli ali uporaba nadzvočnega curka.

Preiskava, ki trenutno poteka v UNAM-u, je frekvenčni spekter kitare, odvisno od kraja, kjer se igra. Proučujejo se tudi akustični signali, ki jih oddajajo delfini (Forgach, 2017)..

2 - Električna energija in magnetizem: vpliv magnetnih polj v bioloških sistemih

Univerza okrožja Francisco José Caldas izvaja raziskave o vplivu magnetnih polj v bioloških sistemih. Vse to, da bi ugotovili vse prejšnje preiskave, ki so bile opravljene na tem področju, in izdali novo znanje.

Raziskave kažejo, da je magnetno polje Zemlje trajno in dinamično, z izmeničnimi obdobji visoke in nizke intenzivnosti.

Prav tako govorijo o vrstah, ki so odvisne od konfiguracije tega magnetnega polja, da se lahko orientirajo, kot so čebele, mravlje, losos, kiti, morski psi, delfini, metulji, želve, med drugim (Fuentes, 2004)..

3. Mehanika: človeško telo in breztežnost

NASA že več kot 50 let opravlja napredne raziskave o učinkih breztežnosti na človeško telo.

Te raziskave so omogočile številnim astronavtom, da se varno gibljejo na Luni ali živijo več kot eno leto na Mednarodni vesoljski postaji.

NASA-ina raziskava analizira mehanske učinke, ki jih ima brez gravitacije na telo, s ciljem, da jih zmanjšamo in poskrbimo, da se astronavti lahko pošljejo na bolj oddaljena mesta v sončnem sistemu (Strickland & Crane, 2016).

4 - Mehanika tekočin: Leidenfrost učinek

Leidenfrostov učinek je pojav, ki se pojavi, ko se kapljica tekočine dotakne vroče površine pri temperaturi višji od njene vrelišča..

Doktorski študenti Univerze v Liègeu so ustvarili eksperiment, da bi spoznali učinke gravitacije na čas izhlapevanja tekočine in vedenje tega med procesom..

Površina je bila sprva ogrevana in po potrebi nagnjena. Uporabljene vodne kapljice so bile sledene s pomočjo infrardeče svetlobe, ki so aktivirale servo motorje vsakič, ko so se oddaljile od središča površine (Investigación y ciencia, 2015).

5- Optika: Opažanja Ritterja

Johann Wilhelm Ritter je bil nemški farmacevt in znanstvenik, ki je izvedel številne medicinske in znanstvene poskuse. Med njegovimi najbolj opaznimi prispevki na področju optike je odkrivanje ultravijolične svetlobe.

Ritter je svojo raziskavo utemeljil na odkritju infrardeče svetlobe Williama Herschela leta 1800, s čimer je ugotovil, da je obstoj nevidnih luči mogoč in da izvaja eksperimente s srebrovim kloridom in različnimi svetlobnimi žarki (Cool Cosmos, 2017)..

6. Termodinamika: termodinamična sončna energija v Latinski Ameriki

Ta raziskava se osredotoča na proučevanje alternativnih virov energije in toplote, kot je sončna energija, s termodinamično projekcijo sončne energije kot trajnostnega energetskega vira kot njenega glavnega interesa (Bernardelli, 201)..

V ta namen je študijski dokument razdeljen na pet kategorij:

1 - Sončno sevanje in distribucija energije na zemeljski površini.

2 - Uporaba sončne energije.

3- Ozadje in razvoj uporabe sončne energije.

4 - Termodinamične naprave in vrste.

5. Študije primerov v Braziliji, Čilu in Mehiki.

7. Kozmologija: opazovanje temne energije

Raziskava o temni energiji (Dark Energy Survey, Dark Energy Survey) je bila znanstvena študija, izvedena leta 2015, katere glavni namen je bil izmeriti obsežno strukturo vesolja..

S temi raziskavami je bil spekter odprt za številne kozmološke raziskave, katerih cilj je določiti količino temne snovi, ki je prisotna v sedanjem vesolju, in njeno porazdelitev..

Po drugi strani pa rezultati, ki jih je dal DES, nasprotujejo tradicionalnim teorijam o kozmosu, ki so bile izdane po vesoljski misiji Planck, ki jo je financirala Evropska vesoljska agencija..

Ta raziskava je potrdila teorijo, da je vesolje trenutno sestavljeno iz 26% temne snovi.

Razviti so bili tudi zemljevidi pozicioniranja, ki so natančno izmerili strukturo 26 milijonov oddaljenih galaksij (Bernardo, 2017)..

8 - Kvantna mehanika: teorija informacij in kvantno računalništvo

Namen te raziskave je raziskati dve novi področji znanosti, kot sta informiranje in kvantno računalništvo. Obe teoriji sta temeljnega pomena za napredek telekomunikacijskih naprav in naprav za obdelavo informacij.

Ta študija predstavlja trenutno stanje kvantnega računalništva, podprto z napredkom, ki ga je naredila Kvantna računska skupina (GQC) (López), ustanova, ki je posvečena pogovorom in ustvarjanju znanja o tej temi, na podlagi prvega Turingove postulate o računalništvu.

9 - Relativnost: Ikarjev eksperiment

Eksperimentalna raziskava Icarus, ki je bila izvedena v laboratoriju Gran Sasso v Italiji, je v znanstveni svet prinesla spokojnost s preverjanjem, ali je Einsteinova teorija relativnosti resnična..

Ta raziskava je izmerila hitrost sedmih nevtrin z žarkom svetlobe, ki ga je dal Evropski center za jedrske raziskave (CERN), pri čemer je ugotovil, da nevtrini ne presegajo hitrosti svetlobe, kot je bilo v preteklem poskusu v istem laboratoriju..

Ti rezultati so bili nasproten tistim, ki so bili pridobljeni v predhodnih poskusih CERN-a, ki so v preteklih letih ugotovili, da so nevtrini prešli 730 kilometrov hitreje kot svetloba.

Očitno je bil sklep, ki ga je CERN prej podal, posledica slabe GPS povezave v času poskusa (El tiempo, 2012).

Reference

1. Kako se klasična fizika razlikuje od sodobne fizike? Pridobljeno na reference.com.
2. Električna energija in magnetizem. Svet znanosti o Zemlji. Copyright 2003, Gale Group, Inc Vzpostavljeno na encyclopedia.com.
3. Mehanika Vzpostavljeno na wikipedia.org.
4. Dinamiki tekočin. Vzpostavljeno na wikipedia.org.
5. Optika Opredelitev Vzpostavljeno v slovarju.com.
6. Optika Enciklopedija znanosti in tehnologije McGraw-Hill (5. izd.). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika Vzpostavljeno na wikipedia.org.
8. Kaj je termodinamika? Obnovljeno na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativnost: posebna in splošna teorija. Vzpostavljeno na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativnost". Grolier Multimedia Encyclopedia. Vzpostavljeno na wikipedia.org.
11. Kaj dokazuje Big Bang? Obnovljeno v astro.ucla.edu.
12. Planck razkriva in skoraj popoln vesolje. Izterjano v tem.int.