13 OBORŮ KLASICKÉ A MODERNÍ FYZIKY - FYZICKÝ - 2025

Mezi odvětví klasické a moderní fyziky můžeme vyzdvihnout akustiku, optiku nebo mechaniku v nejprimitivnější oblasti a kosmologii, kvantovou mechaniku nebo relativitu v novějších aplikacích.

Klasická fyzika popisuje teorie vyvinuté před rokem 1900 a moderní fyzika události, které nastaly po roce 1900. Klasická fyzika se zabývá hmotou a energií v makro-měřítku, aniž by se ponořila do komplexnějších studií kvant. moderní fyziky.

Max Planck, jeden z nejdůležitějších vědců v historii, označil konec klasické fyziky a začátek moderní fyziky kvantovou mechanikou.

Odvětví klasické fyziky

1 - Akustika

Ucho je biologický nástroj par excellence, který přijímá určité vibrace vln a interpretuje je jako zvuk.

Akustika, která se zabývá studiem zvuku (mechanické vlny v plynech, kapalinách a pevných látkách), souvisí s výrobou, kontrolou, přenosem, příjmem a účinky zvuku.

Akustická technologie zahrnuje hudbu, studium geologických, atmosférických a podvodních jevů.

Psychoakustika studuje fyzikální účinky zvuku na biologické systémy, které jsou přítomné od doby, kdy Pythagoras poprvé slyšel v 6. století před naším letopočtem zvuky vibračních strun a kladiv, které zasáhly kovadliny. Nejvíce šokujícím vývojem v medicíně je však ultrazvuková technologie.

2 - elektřina a magnetismus

Elektřina a magnetismus pocházejí z jediné elektromagnetické síly. Elektromagnetismus je odvětví fyzikální vědy, které popisuje interakce elektřiny a magnetismu.

Magnetické pole je vytvářeno pohybujícím se elektrickým proudem a magnetické pole může vyvolat pohyb nábojů (elektrický proud). Pravidla elektromagnetismu také vysvětlují geomagnetické a elektromagnetické jevy a popisují, jak interagují nabité částice atomů.

Dříve byl elektromagnetismus zažíván na základě účinků blesku a elektromagnetického záření jako světelného efektu.

Magnetismus byl dlouho používán jako základní nástroj pro kompasem naváděnou navigaci.

Fenomén elektrických nábojů v klidu byl odhalen starými Římany, kteří pozorovali způsob, jakým tříděný hřeben přitahoval částice. V souvislosti s kladnými a zápornými náboji, jako jsou poplatky odrazené a různé poplatky přitahují.

Možná vás bude zajímat více o tomto tématu objevením 8 typů elektromagnetických vln a jejich charakteristik.

3 - Mechanika

Souvisí to s chováním fyzických těl, když jsou vystavena silám nebo posunům, a následnými účinky těl v jejich prostředí.

Na úsvitu modernismu položili vědci Jayam, Galileo, Kepler a Newton základy pro to, co je dnes známé jako klasická mechanika.

Tato dílčí disciplína se zabývá pohybem sil na objekty a částice, které jsou v klidu nebo pohybují rychlostí výrazně pomalejší než rychlost světla. Mechanika popisuje povahu těl.

Termín tělo zahrnuje částice, projektily, kosmické lodě, hvězdy, části strojů, části pevných látek, části kapalin (plynů a kapalin). Částice jsou těla s malou vnitřní strukturou, považovaná za matematické body v klasické mechanice.

Tuhá tělesa mají velikost a tvar, ale zachovávají si jednoduchost blízkou jednoduchosti částice a mohou být polotuhá (pružná, tekutá).

4. Mechanika tekutin

Mechanika tekutin popisuje tok tekutin a plynů. Dynamika tekutin je odvětví, ze kterého vycházejí subdisciplíny, jako je aerodynamika (studium vzduchu a jiných plynů v pohybu) a hydrodynamika (studium tekutin v pohybu).

Dynamika tekutin je široce používána: pro výpočet sil a momentů v letadlech je určování hmotnosti ropné kapaliny potrubím, kromě predikce počasí, komprese mlhovin v modelování mezihvězdného prostoru a jaderných zbraní.

Tato větev nabízí systematickou strukturu, která zahrnuje empirické a polo empirické zákony odvozené z měření průtoku a používané k řešení praktických problémů.

Řešení problému dynamiky tekutin zahrnuje výpočet vlastností tekutiny, jako je rychlost proudění, tlak, hustota a teplota a funkce prostoru a času.

5- Optika

Optika se zabývá vlastnostmi a jevy viditelného a neviditelného světla a vidění. Studujte chování a vlastnosti světla, včetně jeho interakcí s hmotou, kromě vytváření vhodných nástrojů.

Popisuje chování viditelného, ​​ultrafialového a infračerveného světla. Protože světlo je elektromagnetická vlna, jiné formy elektromagnetického záření, jako jsou rentgenové paprsky, mikrovlny a rádiové vlny, mají podobné vlastnosti.

Toto odvětví je relevantní pro mnoho souvisejících oborů, jako je astronomie, strojírenství, fotografie a lékařství (oftalmologie a optometrie). Jeho praktické aplikace se nacházejí v různých každodenních objektech a technologiích, včetně zrcadel, čoček, dalekohledů, mikroskopů, laserů a optických vláken.

6. Termodynamika

Větev fyziky, která studuje účinky práce, tepla a energie v systému. To se narodilo v 19. století s podobou parního stroje. Zabývá se pouze rozsáhlým pozorováním a reakcí pozorovatelného a měřitelného systému.

Interakce plynů v malém měřítku jsou popsány kinetickou teorií plynů. Metody se vzájemně doplňují a jsou vysvětleny termodynamikou nebo kinetickou teorií.

Zákony termodynamiky jsou:

• Enthalpy Law: Vztahuje se na různé formy kinetické a potenciální energie v systému, s prací, kterou systém dokáže, plus přenosem tepla.
• To vede k druhému zákonu ak definici jiné státní proměnné zvané entropický zákon.
• Nultý zákon určuje ve velkém měřítku termodynamické rovnováhy, teploty, na rozdíl od definice drobného týkající se kinetická energie molekul.

Větve moderní fyziky

7- Kosmologie

Jedná se o studium struktur a dynamiky vesmíru ve větším měřítku. Prozkoumejte jeho původ, strukturu, vývoj a konečné místo určení.

Kosmologie jako věda vznikla na principu Copernicus - nebeská těla dodržují fyzikální zákony identické s těmi na Zemi - a newtonovskou mechanikou, která nám umožnila porozumět těmto fyzikálním zákonům.

Fyzická kosmologie začala v roce 1915 vývojem Einsteinovy ​​obecné teorie relativity, po níž ve 20. letech následovaly velké observační objevy.

Dramatické pokroky v observační kosmologii od 90. let, včetně kosmického mikrovlnného pozadí, vzdálených supernov a povstání rudého posunu v galaxii, vedly k vývoji standardního modelu kosmologie.

Tento model se drží obsahu velkého množství temné hmoty a temných energií obsažených ve vesmíru, jehož povaha není dosud dobře definována.

8- Kvantová mechanika

Větev fyziky, která studuje chování hmoty a světla, na atomové a subatomické stupnici. Jeho cílem je popsat a vysvětlit vlastnosti molekul a atomů a jejich složek: elektrony, protony, neutrony a další esoterické částice, jako jsou kvarky a gluony.

Tyto vlastnosti zahrnují interakce částic mezi sebou navzájem as elektromagnetickým zářením (světelné, rentgenové a gama paprsky).

Více vědců přispělo k zavedení tří revolučních principů, které postupně získaly přijetí a experimentální ověření v letech 1900 až 1930.

• Kvantifikované vlastnosti. Pozice, rychlost a barva se někdy mohou vyskytnout pouze ve specifických částkách (jako je kliknutí na číslo po čísle). To je v rozporu s konceptem klasické mechaniky, který říká, že takové vlastnosti musí existovat na plochém, souvislém spektru. K popisu myšlenky, že některé vlastnosti kliknou, vědci razili sloveso kvantifikovat.
• Lehké částice. Vědci vyvrátili 200 let experimentů tím, že předpokládali, že se světlo může chovat jako částice a ne vždy „jako vlny / vlny v jezeře“.
• Vlny hmoty. Hmota se může chovat také jako vlna. Toto je demonstrováno 30 lety experimentů, které potvrzují, že hmota (jako jsou elektrony) může existovat jako částice.

9 - Relativita

Tato teorie zahrnuje dvě teorie Alberta Einsteina: speciální relativitu, která se vztahuje na elementární částice a jejich interakce - popisuje všechny fyzikální jevy kromě gravitace - a obecnou relativitu, která vysvětluje gravitační zákon a jeho vztah k jiným silám Příroda.

Platí pro oblast kosmologie, astrofyziky a astronomie. Relativita proměnila postuláty fyziky a astronomie ve 20. století a vyhnula 200 let newtonovské teorie.

Představil pojmy jako spacetime jako sjednocená entita, relativity simultánnosti, kinematická a gravitační dilatace času a zkrácení délky.

V oblasti fyziky zdokonalil vědu o elementárních částicích a jejich základních interakcích, spolu s inaugurací jaderného věku.

Kosmologie a astrofyzika předpovídaly mimořádné astronomické jevy, jako jsou neutronové hvězdy, černé díry a gravitační vlny.

10-jaderná fyzika

Je to obor fyziky, který studuje atomové jádro, jeho interakce s jinými atomy a částicemi a jeho složkami.

11-Biofyzika

Formálně je to odvětví biologie, i když úzce souvisí s fyzikou, protože studuje biologii s fyzikálními principy a metodami.

12-Astrofyzika

Formálně je to větev astronomie, i když úzce souvisí s fyzikou, protože studuje fyziku hvězd, jejich složení, vývoj a strukturu.

13-Geofyzika

Je to odvětví geografie, i když úzce souvisí s fyzikou, protože studuje Zemi s metodami a principy fyziky.

Příklady výzkumu z každé pobočky

1 - Akustika: Výzkum UNAM

Akustická laboratoř Katedry fyziky Fakulty věd OSN UNAM provádí specializovaný výzkum vývoje a implementace technik, které umožňují studium akustických jevů.

Mezi nejčastější experimenty patří různá média s odlišnými fyzickými strukturami. Těmito médii mohou být kapaliny, větrné tunely nebo použití nadzvukových paprsků.

Vyšetřování, které v současné době probíhá v UNAM, je frekvenční spektrum kytary, v závislosti na tom, kde je zasaženo. Studovány jsou také akustické signály vynášené delfíny (Forgach, 2017).

2 - Elektřina a magnetismus: účinek magnetických polí v biologických systémech

Okresní univerzita Francisco José Caldas provádí výzkum vlivu magnetických polí na biologické systémy. To vše za účelem identifikace veškerého předchozího výzkumu, který byl proveden na dané téma, a vydání nových znalostí.

Výzkum ukazuje, že magnetické pole Země je trvalé a dynamické, se střídavými periodami vysoké i nízké intenzity.

Mluví také o druzích, které závisí na konfiguraci tohoto magnetického pole, aby se mohly orientovat, jako jsou včely, mravenci, losos, velryby, žraloci, delfíni, motýli, želvy (Fuentes, 2004).

3. Mechanika: lidské tělo a nulová gravitace

Již více než 50 let provádí NASA výzkum účinků nulové gravitace na lidské tělo.

Tato vyšetřování umožnila mnoha astronautům bezpečně se pohybovat na Měsíci nebo žít déle než jeden rok na Mezinárodní vesmírné stanici.

Výzkum NASA analyzuje mechanické účinky nulové gravitace na tělo, s cílem je omezit a zajistit, aby astronauti mohli být vysíláni na vzdálenější místa ve sluneční soustavě (Strickland & Crane, 2016).

4 - Mechanika tekutin: Leidenfrostův efekt

Leidenfrostův efekt je jev, ke kterému dochází, když se kapka tekutiny dotkne horkého povrchu, při teplotě vyšší než je jeho bod varu.

Doktorští studenti z University of Liège vytvořili experiment, aby zjistili vliv gravitace na dobu odpařování tekutiny a její chování během tohoto procesu.

Povrch byl zpočátku zahříván a v případě potřeby zkosený. Použité vodní kapičky byly sledovány pomocí infračerveného světla a aktivovaly servomotory pokaždé, když se vzdálily od středu povrchu (Research and Science, 2015).

5- Optika: Ritterova pozorování

Johann Wilhelm Ritter byl německý lékárník a vědec, který prováděl četné lékařské a vědecké experimenty. Mezi jeho nejvýznamnější příspěvky v oblasti optiky patří objev ultrafialového světla.

Ritter založil svůj výzkum na objevu infračerveného světla Williamem Herschelem v roce 1800, čímž určil, že existence neviditelných světel byla možná, a prováděl experimenty s chloridem stříbrným a různými světelnými paprsky (Cool Cosmos, 2017).

6. Termodynamika: termodynamická sluneční energie v Latinské Americe

Tento výzkum se zaměřuje na studium alternativních zdrojů energie a tepla, jako je sluneční energie, které mají jako hlavní zájem termodynamickou projekci sluneční energie jako udržitelného zdroje energie (Bernardelli, 201).

Za tímto účelem je studijní dokument rozdělen do pěti kategorií:

1 - Sluneční záření a distribuce energie na zemském povrchu.

2 - Využití sluneční energie.

3. Pozadí a vývoj využití sluneční energie.

4. Termodynamické instalace a typy.

5 - Případové studie v Brazílii, Chile a Mexiku.

7- Kosmologie: Průzkum temné energie

Průzkum temné energie nebo temné energetické průzkumy, byla vědecká studie provedená v roce 2015, jejímž hlavním účelem bylo měřit rozsáhlou strukturu vesmíru.

Tímto vyšetřením bylo spektrum otevřeno četným kosmologickým průzkumům, jejichž cílem bylo zjistit množství temné hmoty přítomné v současném vesmíru a její rozdělení.

Na druhé straně výsledky vytvořené DES odporují tradičním teoriím o vesmíru, vydaným po vesmírné misi Planck, financované Evropskou kosmickou agenturou.

Tento výzkum potvrdil teorii, že vesmír je v současné době složen z 26% temné hmoty.

Byly také vyvinuty polohovací mapy, které přesně měřily strukturu 26 milionů vzdálených galaxií (Bernardo, 2017).

8. Kvantová mechanika: teorie informací a kvantové výpočty

Tento výzkum se snaží prozkoumat dvě nové oblasti vědy, jako jsou informace a kvantové výpočty. Obě teorie jsou zásadní pro rozvoj telekomunikačních zařízení a zařízení pro zpracování informací.

Tato studie představuje současný stav kvantového počítání, podporovaný pokroky Skupiny kvantového počítání (GQC) (López), instituce, která se věnuje přednáškám a získávání znalostí o předmětu na základě prvního Turingovy postuláty na výpočetní techniku.

9 - Relativita: experiment Icarus

Experimentální výzkum Icarus provedený v laboratoři Gran Sasso v Itálii přinesl jistotu vědeckému světu ověřením, že Einsteinova teorie relativity je pravdivá.

Tento výzkum měřil rychlost sedmi neutrinů pomocí světelného paprsku poskytovaného Evropským střediskem pro jaderný výzkum (CERN) a dospěl k závěru, že neutrina nepřekračují rychlost světla, jak bylo uzavřeno v minulých experimentech ze stejné laboratoře.

Tyto výsledky byly opakem výsledků získaných v předchozích experimentech CERN, který v předchozích letech dospěl k závěru, že neutrinos cestoval o 730 kilometrů rychleji než světlo.

Zjevně byl závěr, který dříve učinil CERN, způsoben špatným GPS připojením v době provádění experimentu (El tiempo, 2012).

Reference

1. Jak se liší klasická fyzika od moderní fyziky? Obnoveno na reference.com.
2. Elektřina a magnetismus. World of Earth Science. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Citováno z encyclopedia.com.
3. Mechanika. Obnoveno na wikipedia.org.
4. Dynamika tekutin. Obnoveno na wikipedia.org.
5. Optika. Definice. Obnoveno na slovníku.com.
6. Optika. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5. vydání). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika. Obnoveno na wikipedia.org.
8. Co je termodynamika? Obnoveno na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativita: Speciální a obecná teorie. Obnoveno na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativita". Grolierova multimediální encyklopedie. Obnoveno na wikipedia.org.
11. Jaký je důkaz velkého třesku? Obnoveno na astro.ucla.edu.
12. Planck odhaluje a téměř dokonalý vesmír. Obnoveno v esa.int.