9 סניפי הפיזיקה הקלאסית והמודרנית

בין סניפי פיזיקה קלאסית ומודרנית אנו יכולים להדגיש אקוסטיקה, אופטיקה או מכניקה בשדה הפרימיטיבי ביותר, וקוסמולוגיה, מכניקת הקוונטים או היחסות ביישומים האחרונים.

הפיזיקה הקלאסית מתארת ​​התיאוריות שפותחו לפני 1900, והפיזיקה המודרנית האירועים לאחר 1900. עוסק בפיזיקה הקלאסית עם החומר והאנרגיה, בקנה מידה-מאקרו, בלי להתעמק במחקרים מורכבים יותר של quantums, נושא הפיסיקה המודרנית.

מקס פלאנק, אחד המדענים החשובים ביותר בהיסטוריה, סימן את סוף הפיזיקה הקלאסית ואת תחילתה של הפיזיקה המודרנית עם מכניקת הקוונטים.

ענפי הפיזיקה הקלאסית

1 - אקוסטיקה

האוזן היא מכשיר ביולוגי מובהק לקבל רטט גל מסוימים לפרש אותם כמו קול.

אקוסטיקה, העוסקת בחקר הצליל (גלים מכניים בגזים, נוזלים ומוצקים) קשורה לייצור, שליטה, שידור, קליטה והשפעות של צליל.

הטכנולוגיה האקוסטית כוללת מוסיקה, חקר תופעות גיאולוגיות, אטמוספריות וצוללות.

Psychoacoustics, חקר ההשפעה הפיזית של צליל במערכות ביולוגיות בהווה מאז פיתגורס שמעתי בפעם הראשונה, את הצלילים של כלי מיתר רוטט ופטישים להכות את סדני במאה השישית. ג אבל ההתפתחות הבולטת ביותר ברפואה, בטכנולוגיה אולטרסאונד הוא.

- חשמל ומגנטיות

חשמל ומגנטיות מגיעים מכוח אלקטרומגנטי יחיד. אלקטרומגנטיות היא ענף של מדע פיזי המתאר את האינטראקציות של חשמל ומגנטיות.

השדה המגנטי נוצר על ידי זרם חשמלי בתנועה ושדה מגנטי יכול לגרום לתנועה של מטענים (זרם חשמלי). הכללים של אלקטרומגנטיות גם להסביר תופעות geomagnetic ו אלקטרומגנטי, המתאר כיצד חלקיקים טעונים של אטומים אינטראקציה. 

בעבר, אלקטרומגנטיות היה מנוסה על בסיס ההשפעות של ברק וקרינה אלקטרומגנטית כאל אפקט קל.

המגנטיות שימשה במשך זמן רב ככלי בסיסי לניווט בהנחיית המצפן.

התופעה של מטענים חשמליים במנוחה, זוהתה על ידי הרומאים הקדומים, שראו את הדרך שבה מסרק משפשף משך חלקיקים. בהקשר של חיובים חיוביים ושליליים, חיובים שווים דוחים זה את זה, והשונים מושכים זה את זה.

אתה עשוי להיות מעוניין ללמוד עוד על נושא זה על ידי גילוי 8 סוגים של גלים אלקטרומגנטיים ומאפיינים שלהם.

3. מכניקה

זה קשור להתנהגות של הגוף הפיזי, כאשר נתונה כוחות או עקורים, ואת ההשפעות הבאות של גופים בסביבתם.

עם שחר המודרניזם, מדענים ג'ייאם, גלילאו, קפלר וניוטון הניח את היסודות של מה שידוע כיום כמכניקה קלאסית.

תת-משמעת זו עוסקת בתנועה של כוחות על עצמים וחלקיקים הנמצאים במנוחה או נעים במהירות נמוכה משמעותית מזו של האור. מכניקה מתארת ​​את אופי הגופים.

המונח גוף כולל חלקיקים, קליעים, חלליות, כוכבים, חלקי מכונות, חלקי מוצקים, חלקים של נוזלים (גזים ונוזלים). חלקיקים הם גופים עם מבנה פנימי קטן, מטופלים נקודות מתמטיות במכניקה הקלאסית.

גופים קשיחים יש גודל וצורה, אבל לשמור על פשטות קרוב לזה של החלקיקים והוא יכול להיות נוקשה למחצה (אלסטי, נוזל). 

4- מכניקת נוזלים

מכניקת נוזלים מתארת ​​את זרימת הנוזלים והגזים. דינמיקה של נוזלים היא הענף שממנו מופיעות תת-דיסציפלינות, כגון אווירודינמיקה (מחקר של אוויר וגזים אחרים בתנועה) והידרודינמיקה (המחקר של נוזלים נעים).

ערפיליות דחיסה בחישוב של כוחות ורגעים על המטוסים, קביעת המסה של שמן נוזל דרך צינורות מלבד חיזוי דפוסי מזג אוויר: הדינמיקה הנוזלת מוחלות נרחבות החלל הבינכוכבי ו ביקוע מודלים של נשק גרעיני.

ענף זה מציע מבנה שיטתי המקיף חוקים אמפיריים וחצי-אמפיריים הנגזרים ממדידת הזרימה ומשמשים לפתרון בעיות מעשיות.

הפתרון לבעיה דינמית נוזל כרוך בחישוב תכונות נוזל, כגון מהירות הזרימה, לחץ, צפיפות וטמפרטורה ופונקציות של מרחב וזמן.

5- אופטיקה

אופטיקה עוסקת בתכונות ובתופעות של אור וראייה גלויים ובלתי נראים. ללמוד את ההתנהגות ואת המאפיינים של האור, כולל האינטראקציות שלה עם החומר, בנוסף לבניית מכשירים מתאימים.

תאר את ההתנהגות של אור גלוי, אולטרה סגול ואור אינפרא אדום. מאז האור הוא גל אלקטרומגנטי, צורות אחרות של קרינה אלקטרומגנטית כגון צילומי רנטגן, גלי מיקרו וגלי רדיו יש מאפיינים דומים.

ענף זה רלוונטי לתחומים קרובים רבים כגון אסטרונומיה, הנדסה, צילום ורפואה (אופתלמולוגיה ואופטומטריה). היישומים המעשיים שלה נמצאים במגוון טכנולוגיות וחפצים יומיומיים, כולל מראות, עדשות, טלסקופים, מיקרוסקופים, לייזרים וסיבים אופטיים.

6- תרמודינמיקה

ענף הפיזיקה החוקר את השפעות העבודה, החום והאנרגיה של המערכת. הוא נולד במאה ה -19 עם הופעתו של מנוע הקיטור. היא עוסקת רק בתצפית ובתגובה בקנה מידה גדול של מערכת נצפית וניתנת למדידה.

אינטראקציות גז בקנה מידה קטן מתוארות על ידי התיאוריה הקינטית של גזים. השיטות משלימות זו את זו ומוסברות במונחים של תרמודינמיקה או על ידי תיאוריה קינטית.

חוקי התרמודינמיקה הם:

• חוק אנתלפי: מתייחס לצורות השונות של אנרגיה קינטית ופוטנציאלית, במערכת, עם העבודה שהמערכת יכולה לבצע, בתוספת העברת החום.
• זה מוביל את החוק השני, ואת ההגדרה של משתנה אחר המדינה נקרא חוק האנטרופיה.
• ה חוק זרות מגדיר שיווי משקל תרמודינמי בקנה מידה גדול, של טמפרטורה לעומת ההגדרה בקנה מידה קטן הקשור לאנרגיה הקינטית של מולקולות.

סניפי פיסיקה מודרנית

קוסמולוגיה

זהו המחקר של המבנים ודינמיקה של היקום בקנה מידה גדול יותר. לחקור את מוצאו, המבנה, האבולוציה ואת היעד הסופי.

הקוסמולוגיה, כמדע, מקורה בעיקרון קופרניקוס - גופים שמימיים מצייתים לחוקים פיזיקליים זהים לאלה של כדור הארץ - ומכניקה ניוטונית, שאיפשרה לנו להבין אותם חוקים פיזיים.

הקוסמולוגיה הפיזית החלה בשנת 1915 עם התפתחות תורת היחסות הכללית של איינשטיין, ובעקבותיה תגליות תצפיתיות מרכזיות בשנות העשרים של המאה העשרים. 

התקדמות דרמטית הקוסמולוגיה התצפיתית מאז 1990, כולל הרקע הקוסמי, הסופרנובות התקוממויות רחוקות לאדומות של הגלקסיות, הובילו לפיתוח מודל סטנדרטי של הקוסמולוגיה.

מודל זה דוגל בתוכן של כמויות גדולות של חומר אפל ואנרגיות כהות הכלולות ביקום, שאופיו אינו מוגדר עדיין.. 

מכניקה קוונטית

ענף של פיסיקה אשר בוחן את ההתנהגות של החומר והאור, על סולם אטומי ותת אטומית. מטרתו לתאר ולהסביר את המאפיינים של מולקולות ואטומים ומרכיביהם: אלקטרונים, פרוטונים, נויטרונים וחלקיקים אזוטריים נוספים כגון קווארקים וגלואונים.

מאפיינים אלה כוללים את האינטראקציות של החלקיקים זה עם זה ועם קרינה אלקטרומגנטית (אור, קרני רנטגן וקריני גמא).

מדענים רבים תרמו להקמתם של שלושה עקרונות מהפכניים שהגיעו בהדרגה לידי קבלה ואימות ניסיוני בין השנים 1900 ו- 1930.

• תכונות מכובות. מיקום, מהירות וצבע יכולים לפעמים להתרחש רק בכמויות מסוימות (כגון לחיצה על מספר לפי מספר). זאת בניגוד לתפיסה של מכניקה קלאסית, האומרת כי תכונות כאלה חייבות להתקיים בספקטרום שטוח ורצוף. כדי לתאר את הרעיון כי כמה מאפיינים לחץ, מדענים טבע את הפועל לכמת. 
• חלקיקי אור. המדענים הפריך 200 שנות ניסויים על ידי הנחת כי האור יכול להתנהג כמו חלקיק ולא תמיד "כמו גלים / גלים באגם".
• גלי גלי. החומר יכול גם להתנהג כמו גל. זה מוכיח על ידי 30 שנים של ניסויים הטוענים כי החומר (כמו אלקטרונים) יכול להתקיים כמו חלקיקים.

תורת היחסות

תיאוריה זו כוללת שתי תיאוריות של אלברט איינשטיין: תורת היחסות הפרטית, אשר חל על חלקיקים אלמנטריים ואת האינטראקציות ביניהם -describiendo כל התופעות הפיזיקליות מלבד הכבידה ותורת היחסות הכללית מסביר את חוק הכבידה ואת יחסיה עם כוחות אחרים את הטבע.

זה חל על המרחב הקוסמולוגי, אסטרופיזיקה ואסטרונומיה. תורת היחסות שינתה את ההנחות של הפיזיקה והאסטרונומיה במאה ה -20, תוך סילוק 200 שנות תיאוריה ניוטונית.

מושגים הציגו כמו מרחב-זמן כישות מאוחדת, יחסות הסימולטניות, התרחבות זמן קינמטיקה וכוח משיכה והתכווצות באורך.

בתחום הפיסיקה הוא שיפר את המדע של החלקיקים היסודיים ואת יחסי הגומלין הבסיסיים שלהם, עם חנוכת העידן הגרעיני.

קוסמולוגיה ואסטרופיסיקה חזו תופעות אסטרונומיות יוצאי דופן כגון כוכבי נויטרונים, חורים שחורים וגלי כבידה.

דוגמאות מחקר של כל ענף

1 - אקוסטיקה: חקירות של UNAM

מעבדת האקוסטיקה של המחלקה לפיסיקה של הפקולטה למדעים של UNAM מבצעת מחקר מיוחד בפיתוח ויישום של טכניקות ללמוד תופעות אקוסטיות.

הניסויים הנפוצים ביותר כוללים מדיה שונים עם מבנים פיזיים שונים. אמצעים אלה יכולים להיות נוזל, מנהרות רוח, או שימוש של סילון קולי.

חקירה המתרחשת כיום ב UNAM היא ספקטרום התדרים של גיטרה, בהתאם למקום שבו הוא שיחק. אותות אקוסטיים הנפלטים מדולפינים נלמדים גם הם (Forgach, 2017).

2 - חשמל ומגנטיות: השפעת שדות מגנטיים במערכות ביולוגיות

אוניברסיטת פרנסיסקו חוסה קאלדס אוניברסיטת, מבצעת מחקר על ההשפעה של שדות מגנטיים במערכות ביולוגיות. כל זאת על מנת לזהות את כל החקירות הקודמות שנעשו בנושא ולהנפיק ידע חדש.

מחקרים מראים שהשדה המגנטי של כדור הארץ הוא קבוע ודינאמי, עם תקופות לסירוגין בעוצמה גבוהה ונמוכה.

הם גם מדברים על המינים התלויים בתצורה של השדה המגנטי הזה כדי לכוון את עצמם, כגון דבורים, נמלים, סלמון, לווייתנים, כרישים, דולפינים, פרפרים, צבים, בין היתר (Fuentes, 2004).

3. מכניקה: גוף האדם ואפס הכבידה

במשך יותר מ -50 שנה, נאס"א יש מחקר מתקדם על ההשפעות של כוח הכבידה אפס על גוף האדם.

חקירות אלה אפשרו לאסטרונאוטים רבים לנוע בבטחה על הירח, או לחיות יותר משנה על תחנת החלל הבינלאומית.

המחקר של נאס"א מנתח את ההשפעות המכאניות שיש לאפס הכבידה על הגוף, במטרה להקטין אותן ולוודא שהאסטרונאוטים יכולים להישלח למקומות מרוחקים יותר במערכת השמש (Strickland & Crane, 2016).

4. מכניקת נוזלים: אפקט ליידנפרוסט

האפקט Leidenfrost היא תופעה המתרחשת כאשר טיפה של נוזל נוגע משטח חם בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר נקודת הרתיחה שלה.

דוקטורנטים של אוניברסיטת ליאז 'יצרו ניסוי כדי לדעת את ההשפעות של כוח הכבידה על הזמן אידוי של נוזל, ואת ההתנהגות של זה במהלך תהליך זה.

המשטח היה מחומם בתחילה ומוטה בעת הצורך. טיפות המים המשמשות היו במעקב באמצעות אור אינפרא אדום, הפעלת מנועי סרוו בכל פעם שהם התרחקו ממרכז פני השטח (Investigación y ciencia, 2015).

5- אופטיקה: תצפיות Ritter

יוהן וילהלם ריטר היה רוקח גרמני ומדען, שערך ניסויים רפואיים ומדעיים רבים. בין התרומות הבולטות שלו בתחום האופטיקה הוא גילוי אור אולטרה סגול.

ריטר ביסס את מחקרו על גילוי אור אינפרא אדום על ידי ויליאם הרשל בשנת 1800, וקבע באופן זה את קיומו של אורות בלתי נראים היה אפשרי לערוך ניסויים עם כלור כסף וקורות אור שונות (Cool Cosmos, 2017).

6. תרמודינמיקה: אנרגיה סולארית תרמודינמית באמריקה הלטינית

מחקר זה מתמקד בחקר מקורות חלופיים של אנרגיה וחום, כגון אנרגיה סולארית, עם ההקרנה התרמודינמית של אנרגיית השמש כמקור אנרגיה בר קיימא כאינטרס העיקרי שלה (Bernardelli, 201).

לצורך כך, מסמך המחקר מחולק לחמש קטגוריות:

1 - קרינת שמש וחלוקת אנרגיה על פני כדור הארץ.

2 שימושים של אנרגיה סולארית.

3. רקע ואבולוציה של שימושים של אנרגיה סולארית.

4. מתקנים תרמודינמיים וסוגים.

5- חקר מקרים בברזיל, צ'ילה ומקסיקו.

קוסמולוגיה: סקר אנרגיה אפלה

סקר האנרגיה האפלה, או סקר האנרגיה האפלה, היה מחקר מדעי שנערך בשנת 2015, שמטרתו העיקרית הייתה למדוד את המבנה בקנה מידה גדול של היקום.

עם מחקר זה, הספקטרום נפתח לחקירות קוסמולוגיות רבות, שמטרתן לקבוע את כמות החומר האפל הקיים ביקום הנוכחי ובהפצתו.

מצד שני, התוצאות שהושלכו על ידי ד"ש מתנגדות לתיאוריות המסורתיות על היקום, שהונפקו לאחר משימת החלל של פלאנק, במימון סוכנות החלל האירופית.

מחקר זה אישר את התיאוריה כי היקום מורכב כיום של 26% חומר אפל.

מפות המפות פותחו אף הן, אשר מדדו במדויק את המבנה של 26 מיליון גלקסיות רחוקות (Bernardo, 2017).

8- מכניקה קוונטית: תורת האינפורמציה ומחשוב קוונטי

מחקר זה מבקש לחקור שני תחומי מדע חדשים, כגון מידע ומחשוב קוונטי. שתי התיאוריות הן יסוד לקידום ההתקנים הטלקומוניקציה והתקשורת.

מחקר זה מציג את המצב הנוכחי של מחשוב קוונטי, נתמך על ידי ההתקדמות שנעשו על ידי קבוצת חישוב קוונטית (GQC) (לופז), מוסד המוקדש לשיחות והפקת ידע בנושא, על בסיס הראשון Turing postulates על מחשוב.

9- היחסות: ניסוי איקרוס

מחקר הניסוי של איקרוס, שנערך במעבדת גראן סאסו באיטליה, הביא שלווה לעולם המדעי על ידי אימות תורת היחסות של אינשטיין נכונה.

מחקר זה מדד את מהירותם של שבעה נייטרינים עם קרן אור שניתנה על ידי המרכז האירופאי למחקר גרעיני (CERN), וסיכם כי הנייטרינים אינם עולים על מהירות האור, כפי שהוסכם בניסוי העבר של אותה מעבדה.

תוצאות אלו היו הפוכות לאלה שהתקבלו בניסויים קודמים של CERN, אשר בשנים קודמות הגיעו למסקנה כי הנייטרינים נסעו במהירות של 730 ק"מ מהר יותר.

ככל הנראה, המסקנה שניתנה בעבר על ידי CERN נובעת חיבור GPS גרועים בזמן הניסוי (אל tiempo, 2012).

הפניות

1. במה שונה הפיזיקה הקלאסית מהפיזיקה המודרנית? מאוחזר בכתובת reference.com.
2. חשמל ומגנטיות. העולם של כדור הארץ מדע. זכויות יוצרים 2003, קבוצת Gale, Inc.
3. מכניקה אחורה על wikipedia.org.
4. דינאמיקה של נוזלים. אחורה על wikipedia.org.
5. אופטיקה הגדרה אחזור על.
6. אופטיקה McGraw-Hill האנציקלופדיה של מדע וטכנולוגיה (5 אד). מקגרו היל. 1993.
7. אופטיקה אחורה על wikipedia.org.
8. מהו טרמינמיקה? שוחזר בכתובת grc.nasa.gov.
9. איינשטיין א (1916). תורת היחסות: התיאוריה המיוחדת והכללית. אחורה על wikipedia.org.
10. וויל, קליפורד ז (2010). "תורת היחסות". אנציקלופדיה מולטימדיה גרולר. אחורה על wikipedia.org.
11. מה הראיות למפץ הגדול? התאושש astro.ucla.edu.
12. פלאנק מגלה ומושלם כמעט מושלם. משוחזר ב .int.