Дял:
9-те клона на класическата и модерната физика
Сред клонове на класическата и съвременната физика можем да подчертаем акустиката, оптиката или механиката в най-примитивното поле и космологията, квантовата механика или относителността в най-новите приложения.
Класическата физика описва теориите, разработени преди 1900 г., и съвременната физика на събитията, настъпили след 1900 г. Класическата физика се занимава с материя и енергия в макро-мащаб, без да навлиза в по-сложни квантови изследвания. на съвременната физика.
Макс Планк, един от най-важните учени в историята, отбеляза края на класическата физика и началото на съвременната физика с квантовата механика.
Клонове на класическата физика
1 - Акустика
Ухото е биологичен инструмент par excellence, за да получи определени вълнови вибрации и да ги тълкува като звук.
Акустиката, която се занимава с изучаване на звука (механични вълни в газове, течности и твърди вещества), е свързана с производството, контрола, предаването, приемането и въздействието на звука.
Акустичната технология включва музика, изучаване на геоложки, атмосферни и подводни явления.
Психоакустиката изследва физическите ефекти на звука в биологичните системи, тъй като Питагор е чул за първи път звуците на вибриращи струни и чукове, които удрят наковалните през шести век пр. Хр. C. Но най-впечатляващото развитие в медицината е ултразвуковата технология.
2 - Електричество и магнетизъм
Електричеството и магнетизмът идват от една електромагнитна сила. Електромагнетизмът е клон на физическата наука, който описва взаимодействията на електричеството и магнетизма.
Магнитното поле се създава от електрически ток в движение и магнитно поле може да предизвика движение на зарядите (електрически ток). Правилата на електромагнетизма също обясняват геомагнитните и електромагнитните явления, описващи как взаимодействат заредените частици на атомите.
По-рано, електромагнетизмът беше преживян въз основа на ефектите на светкавицата и електромагнитното излъчване като светлинен ефект.
Магнетизмът се използва дълго време като основен инструмент за навигация, воден от компаса.
Феноменът на електрическите заряди в покой, бил открит от древните римляни, които наблюдавали начина, по който един втриван гребен привличал частици. В контекста на положителните и отрицателните заряди, равните заряди се отблъскват и различните се привличат.
Може да се интересувате да научите повече за тази тема, като откриете 8 вида електромагнитни вълни и техните характеристики.
3 - Механика
Тя е свързана с поведението на физическите тела, когато е подложено на сили или премествания, и последващите ефекти на органи в тяхната среда.
В зората на модернизма учените Джайам, Галилео, Кеплер и Нютон поставиха основите на сега известната класическа механика..
Тази субдисциплина се занимава с движението на сили върху обекти и частици, които са в покой или се движат със скорости, значително по-ниски от тези на светлината. Механиката описва природата на телата.
Терминът тяло включва частици, снаряди, космически кораби, звезди, части от машини, части от твърди частици, части от течности (газове и течности). Частиците са тела с малка вътрешна структура, третирани като математически точки в класическата механика.
Твърдите тела имат размер и форма, но запазват простота близо до тази на частицата и могат да бъдат полутвърди (еластични, течни).
4- Механика на флуидите
Механиката на флуидите описва потока на течности и газове. Динамиката на флуидите е клонът, от който възникват поддисциплини, като аеродинамика (изследване на въздуха и други газове в движение) и хидродинамика (изследване на движещи се течности).
Широко се прилага динамиката на флуидите: за изчисляване на сили и моменти в самолети, за определяне на масата на нефтения флуид през нефтопроводи, в допълнение към прогнозата за атмосферните условия, компресирането на мъглявините в моделиране на междузвездното пространство и ядрено делене.
Този клон предлага систематична структура, която обхваща емпирични и полу-емпирични закони, получени от измерване на потока и използвани за решаване на практически проблеми.
Решението на проблема с флуидната динамика включва изчисляването на свойствата на флуида, като скорост на потока, налягане, плътност и температура и функции на пространството и времето.
5- Оптика
Оптика се занимава с свойствата и явленията на видимата и невидима светлина и зрение. Проучете поведението и свойствата на светлината, включително нейните взаимодействия с материята, в допълнение към изграждането на подходящи инструменти.
Опишете поведението на видимата, ултравиолетовата и инфрачервената светлина. Тъй като светлината е електромагнитна вълна, други форми на електромагнитно излъчване като рентгенови лъчи, микровълни и радиовълни имат подобни свойства.
Този клон е свързан с много свързани дисциплини като астрономия, инженерство, фотография и медицина (офталмология и оптометрия). Неговите практически приложения се намират в различни технологии и предмети от ежедневието, включително огледала, лещи, телескопи, микроскопи, лазери и оптични влакна.
6- Термодинамика
Филиал, който изучава ефектите на работата, топлината и енергията на системата. Той е роден през 19 век с появата на парната машина. Той се занимава само с наблюдението и реакцията в голям мащаб на наблюдавана и измерима система.
Малките газови взаимодействия са описани от кинетичната теория на газовете. Методите се допълват взаимно и се обясняват от гледна точка на термодинамиката или чрез кинетичната теория.
Законите на термодинамиката са:
- Закон за енталпия: свързва различните форми на кинетична и потенциална енергия, в една система, с работата, която системата може да извърши, плюс преноса на топлина.
- Това води до втория закон и се нарича дефиниция на друга променлива на държавата закон за ентропия.
- на нулев закон дефинира термодинамичното равновесие в голям мащаб, на температурата, за разлика от дефиницията на малък мащаб, свързана с кинетичната енергия на молекулите.
Клонове на съвременната физика
7- космология
Това е изучаването на структурите и динамиката на Вселената в по-голям мащаб. Проучете неговия произход, структура, еволюция и крайна цел.
Космологията, като наука, произхожда от принципа на Коперник - небесните тела се подчиняват на физическите закони, идентични на тези на Земята и Нютоновата механика, което ни позволява да разберем тези физични закони..
Физическата космология започва през 1915 г. с развитието на общата теория на относителността на Айнщайн, последвана от големи обсервационни открития през 20-те години на миналия век..
Драматичният напредък в обсервационната космология от 90-те години на миналия век, включително космическите микровълнови фонове, изследванията на отдалечените свръхнови и галактики, доведе до разработването на стандартен модел на космологията.
Този модел се придържа към съдържанието на големи количества тъмна материя и тъмни енергии, съдържащи се във Вселената, чиято природа все още не е добре дефинирана..
8- Квантова механика
Филиал, който изучава поведението на материята и светлината, по атомна и субатомна скала. Неговата цел е да опише и обясни свойствата на молекули и атоми и техните компоненти: електрони, протони, неутрони и други по-езотерични частици като кварки и глюони..
Тези свойства включват взаимодействието на частиците помежду си и с електромагнитно излъчване (светлина, рентгенови лъчи и гама лъчи).
Няколко учени допринесоха за създаването на три революционни принципа, които постепенно придобиха признание и експериментална проверка между 1900 и 1930 година.
- Количествени свойства. Понятие, скорост и цвят понякога могат да се появят само в определени количества (като например щракване върху номер по номер). Това се противопоставя на концепцията за класическата механика, която казва, че такива свойства трябва да съществуват в плосък и непрекъснат спектър. За да опишат идеята, че някои имоти кликват, учените измислили глагола.
- Частици светлина. Учените опровергаха 200 години експерименти, като предположили, че светлината може да се държи като частица и не винаги "като вълни / вълни в езеро".
- Вълни на материята. Материята също може да се държи като вълна. Това се демонстрира от 30 години експерименти, които твърдят, че материята (като електроните) може да съществува като частици.
9 - Относителност
Тази теория обхваща две теории на Алберт Айнщайн: специална относителност, която се отнася до елементарните частици и техните взаимодействия - описващи всички физически явления, с изключение на гравитацията - и общата теория на относителността, която обяснява закона на гравитацията и неговата връзка с други сили на природата.
Той се отнася за космологичната сфера, астрофизиката и астрономията. Относителността трансформира постулатите на физиката и астрономията през 20-ти век, прогонвайки 200-годишната нютонова теория.
Въведени понятия като пространство-време като унифицирана единица, относителност на едновременност, кинематично и гравитационно разширение на времето и свиване на дължината.
В областта на физиката той подобри науката за елементарните частици и техните фундаментални взаимодействия, заедно с откриването на ядрената епоха..
Космологията и астрофизиката предвиждат извънредни астрономически явления като неутронни звезди, черни дупки и гравитационни вълни.
Изследователски примери за всеки клон
1 - Акустика: разследвания на МООН
Акустичната лаборатория на Катедрата по физика на Факултета по природни науки на МОСВ извършва специализирани изследвания в разработването и внедряването на техники за изучаване на акустични явления..
Най-често срещаните експерименти включват различни медии с различни физически структури. Тези средства могат да бъдат течност, аеродинамични тунели или използване на свръхзвуков самолет.
Проучване, което в момента се извършва в UNAM, е честотният спектър на китара, в зависимост от мястото, където се играе. Изучават се акустични сигнали, излъчвани от делфините (Forgach, 2017).
2- Електричество и магнетизъм: влияние на магнитните полета в биологичните системи
Регионалният университет на Франсиско Хосе Калдас провежда изследвания за влиянието на магнитните полета в биологичните системи. Всичко това, за да се идентифицират всички предишни проучвания, проведени по темата, и да се издадат нови знания.
Изследванията показват, че магнитното поле на Земята е постоянно и динамично, с редуващи се периоди с висока и ниска интензивност.
Те също говорят за видовете, които зависят от конфигурацията на това магнитно поле, за да се ориентират, като пчели, мравки, сьомга, китове, акули, делфини, пеперуди, костенурки (Fuentes, 2004)..
3 - Механика: човешко тяло и нулева гравитация
В продължение на повече от 50 години, НАСА има напреднали изследвания върху ефектите от нулева гравитация върху човешкото тяло.
Тези изследвания позволиха на много астронавти да се движат безопасно на Луната или да живеят повече от година на Международната космическа станция.
Научните изследвания на НАСА анализират механичните ефекти, които нулева гравитация има върху тялото, с цел да ги намалят и да се уверят, че астронавтите могат да бъдат изпратени в по-отдалечени места в Слънчевата система (Strickland & Crane, 2016).
4- Механика на флуидите: ефект на Лейденсфрост
Ефектът на Leidenfrost е явление, което се случва, когато капка течност докосне гореща повърхност при температура по-висока от точката на кипене..
Докторантите от университета в Лиеж създадоха експеримент, за да се запознаят с ефектите на гравитацията върху времето на изпарение на флуида и поведението на този процес по време на процеса..
Повърхността първоначално се нагрява и накланя при необходимост. Използваните водни капчици се проследяват чрез инфрачервена светлина, активирайки серво мотори всеки път, когато се отдалечават от центъра на повърхността (Investigación y ciencia, 2015).
5 - Оптика: наблюдения на Ritter
Йохан Вилхелм Ритер е германски фармацевт и учен, който провежда множество медицински и научни експерименти. Сред най-забележителните му приноси в областта на оптиката е откриването на ултравиолетова светлина.
Ritter основава изследванията си на откриването на инфрачервена светлина от Уилям Хершел през 1800 г., като определя, че е възможно съществуването на невидими светлини и провеждането на експерименти със сребърен хлорид и различни светлинни лъчи (Cool Cosmos, 2017)..
6. Термодинамика: термодинамична слънчева енергия в Латинска Америка
Това изследване се фокусира върху изучаването на алтернативни източници на енергия и топлина, като например слънчевата енергия, като термодинамичната проекция на слънчевата енергия като устойчив енергиен източник като основен интерес (Bernardelli, 201).
За тази цел документът за проучване е разделен на пет категории:
1 - Слънчева радиация и разпределение на енергията на земната повърхност.
2 - Използване на слънчевата енергия.
3- История и еволюция на използването на слънчевата енергия.
4- Термодинамични инсталации и видове.
5- Примерни случаи в Бразилия, Чили и Мексико.
7- Космология: Проучване на тъмната енергия
Проучването на тъмната енергия, или изследване на тъмната енергия, е научно изследване, проведено през 2015 г., чиято основна цел е да се измери мащабната структура на Вселената.
С това изследване спектърът е отворен за многобройни космологични изследвания, които имат за цел да определят количеството тъмна материя, присъстваща в сегашната вселена и нейното разпределение..
От друга страна, резултатите, изхвърлени от DES, се противопоставят на традиционните теории за космоса, издадени след космическата мисия на Планк, финансирана от Европейската космическа агенция..
Това изследване потвърди теорията, че в момента Вселената се състои от 26% тъмна материя.
Разработени са и карти за позициониране, които точно измерват структурата на 26 милиона далечни галактики (Bernardo, 2017).
8- Квантова механика: теория на информацията и квантово изчисление
Това изследване има за цел да проучи две нови области на науката, като например информацията и квантовите изчисления. И двете теории са фундаментални за развитието на телекомуникационните и информационните устройства.
Това изследване представя текущото състояние на квантовите изчисления, подкрепено от напредъка, постигнат от Quantum Computation Group (GQC) (López), институция, посветена на разговорите и генериране на знания по темата, базирана на първата Тюринг постулати за компютърните технологии.
9 - Относителност: експеримент на Икар
Експерименталните изследвания на Икар, проведени в лабораторията на Гран Сасо в Италия, донесоха спокойствие на научния свят, като провериха, че теорията на относителността на Айнщайн е вярна.
Това изследване измерва скоростта на седем неутрино с лъч светлина, даден от Европейския център за ядрени изследвания (CERN), като заключава, че неутрино не надвишават скоростта на светлината, както беше заключено в предишния експеримент на същата лаборатория..
Тези резултати са противоположни на тези, получени в предишни експерименти на ЦЕРН, които в предишни години са стигнали до заключението, че неутрино са изминали 730 километра по-бързо от светлината..
Очевидно заключението, дадено по-рано от CERN, се дължи на лоша GPS връзка по време на експеримента (El tiempo, 2012).
препратки
- Как се различава класическата физика от съвременната физика? Възстановен на reference.com.
- Електричество и магнетизъм. Светът на земните науки. Copyright 2003, Gale Group, Inc Възстановени в encyclopedia.com.
- Механика. Възстановен на wikipedia.org.
- Fluid Dinamics. Възстановен на wikipedia.org.
- Оптика. Определение. Получено на dictionary.com.
- Оптика. Енциклопедия на науката и технологиите на Макгроу-Хил (5-то издание). McGraw-Hill. 1993.
- Оптика. Възстановен на wikipedia.org.
- Какво е термодинамика? Възстановен в grc.nasa.gov.
- Айнщайн А. (1916). Относителност: специалната и общата теория. Възстановен на wikipedia.org.
- Уил, Клифорд М (2010). "Относителността". Grolier Мултимедийна енциклопедия. Възстановен на wikipedia.org.
- Какви са доказателствата за Големия взрив? Възстановен в astro.ucla.edu.
- Планк разкрива и почти съвършена вселена. Възстановен в този файл.