Klassikalise ja moodsa füüsika 9 haru



Seas klassikalise ja kaasaegse füüsika harud saame esile tõsta akustikat, optikat või mehaanikat kõige primitiivsemas valdkonnas ning kosmoloogias, kvantmehaanikas või relatiivsuses viimastes rakendustes.

Klassikaline füüsika kirjeldab enne 1900. aastat arenenud teooriaid ja kaasaegset füüsikat pärast 1900. aastat toimunud sündmusi. Klassikaline füüsika tegeleb materjali ja energiaga makrotasandil, keerukamatesse kvantuuringutesse sattumata. kaasaegse füüsika.

Max Planck, üks tähtsamaid teadlasi ajaloos, tähistas klassikalise füüsika lõppu ja kaasaegse füüsika algust kvantmehaanikaga.

Klassikalise füüsika harud

1- Akustika

Kõrv on bioloogiline vahend par excellence, et saada teatud laine vibratsioone ja tõlgendada neid heli.

Heli uurimise akustika (gaaside, vedelike ja tahkete ainete mehaanilised lained) on seotud heli tootmise, juhtimise, edastamise, vastuvõtmise ja mõjuga..

Akustiline tehnoloogia hõlmab muusikat, geoloogiliste, atmosfääri- ja veealuste nähtuste uurimist.

Psühhoakustika, uurib heli füüsilisi mõjusid bioloogilistes süsteemides, sest Pythagoras kuulis esimest korda helisid vibreerivatest stringidest ja haamritest, mis tabasid kuuendas sajandil eKr. C. Kuid kõige muljetavaldavam areng meditsiinis on ultrahelitehnoloogia.

2 - elekter ja magnetism

Elekter ja magnetism pärinevad ühest elektromagnetilisest jõust. Elektromagnetism on füüsilise teaduse haru, mis kirjeldab elektri ja magnetismi koostoimeid.

Magnetvälja tekitab liikuv elektrivool ja magnetväli võib tekitada laengute liikumist (elektrivool). Elektromagnetismi reeglid selgitavad ka geomagnetilisi ja elektromagnetilisi nähtusi, kirjeldades, kuidas laetud aatomiosakesed interakteeruvad. 

Varem oli elektromagnetism kogenud valguse ja elektromagnetilise kiirguse mõju valguse mõjul.

Magnetismi on pikka aega kasutatud kompassi põhisuunalise navigeerimisvahendina.

Elektriliste laengute nähtust avastasid iidsed roomlased, kes täheldasid, kuidas hõõrutud kamm meelitas osakesi. Positiivsete ja negatiivsete tasude kontekstis tõrjuvad võrdsed tasud üksteist ja erinevad meelitavad üksteist.

Teil võib olla huvi selle teema kohta rohkem teada saada, avastades 8 elektromagnetlainete tüüpi ja nende omadusi.

3 - mehaanika

See on seotud füüsiliste kehade käitumisega jõudude või nihete all ja kehade järgnevale keskkonnamõjule..

Modernismi koidikul panid teadlased Jayam, Galileo, Kepler ja Newton aluse, mis on nüüd tuntud kui klassikaline mehaanika.

See alamdistsipliin käsitleb jõudude liikumist esemetele ja osakestele, mis on rahul või liikuvad kiirusega, mis on tunduvalt madalam kui valgusel. Mehaanika kirjeldab keha olemust.

Termin "keha" hõlmab osakesi, lendkehasid, kosmosesõidukeid, tähti, masinaosi, tahkete osakeste osi, vedelike osi (gaase ja vedelikke). Osakesed on kehad, millel on vähe sisemist struktuuri, mida käsitletakse klassikalises mehaanikas matemaatiliste punktidena.

Jäigad korpused on suuruse ja kujuga, kuid säilitavad lihtsa läheduse tahkete osakeste lähedale ja võivad olla pooljäigad (elastsed, vedelad). 

4. Vedelike mehaanika

Vedeliku mehaanika kirjeldab vedelike ja gaaside voolu. Vedelike dünaamika on haru, millest lähtuvad alamdistsipliinid, nagu aerodünaamika (õhu ja muude gaaside uurimine liikumisel) ja hüdrodünaamika (liikuvate vedelike uuring).

Vedeliku dünaamikat kasutatakse laialdaselt: jõudude ja hetkede arvutamiseks lennukites, õlivedeliku massi määramine naftavõrkude kaudu, lisaks ilmastikumudelite prognoosimisele, udude kokkusurumisele. tähtedevaheline ruum ja tuuma lõhustumise lõhustumise modelleerimine.

See haru pakub süstemaatilist struktuuri, mis hõlmab voolu mõõtmisest tuletatud empiirilisi ja pool-empiirilisi seadusi ning mida kasutatakse praktiliste probleemide lahendamiseks.

Vedelike dünaamika probleemi lahendus hõlmab vedeliku omaduste arvutamist, nagu voolukiirus, rõhk, tihedus ja temperatuur ning ruumi ja aja funktsioonid..

5- Optika

Optika käsitleb nähtava ja nähtamatu valguse ja nägemise omadusi ja nähtusi. Lisaks sobivate vahendite loomisele uurige valgust, sealhulgas selle koostoimet ainega, käitumist ja omadusi.

Kirjeldage nähtava, ultraviolett- ja infrapunavalguse käitumist. Kuna valgus on elektromagnetiline laine, on muudel elektromagnetilise kiirguse vormidel, nagu röntgenkiirgus, mikrolaineahjud ja raadiolained, sarnased omadused.

See haru on seotud paljude seotud valdkondadega, nagu astronoomia, inseneriteadus, fotograafia ja meditsiin (oftalmoloogia ja optomeetria). Selle praktilisi rakendusi leidub mitmesugustes tehnoloogiates ja igapäevastes esemetes, sh peeglid, läätsed, teleskoobid, mikroskoobid, laserid ja kiudoptilised.

6. Termodünaamika

Füüsika haru, mis uurib süsteemi töö, soojuse ja energia mõju. See sündis 19. sajandil aurumasina välimusega. See käsitleb ainult vaatlus- ja mõõdetava süsteemi vaatlemist ja reageerimist.

Väikesemahulisi gaasivahetusi kirjeldab gaaside kineetiline teooria. Meetodid täiendavad üksteist ja neid selgitatakse termodünaamika või kineetilise teooria alusel.

Termodünaamika seadused on:

  • Entopiaõigus: seostab kineetilise ja potentsiaalse energia erinevaid vorme süsteemis koos tööga, mida süsteem saab teha, ning soojusülekande.
  • See toob kaasa teise seaduse ja teise riigi muutuja nimetuse entroopia seadus.
  • The nullseadus määratleb termodünaamilise tasakaalu suurel määral, temperatuuri erinevalt molekulide kineetilise energiaga seotud väikese ulatusega definitsioonist..

Kaasaegse füüsika harud

7 - kosmoloogia

See on universumi struktuuride ja dünaamika uurimine suuremas ulatuses. Uurige selle päritolu, struktuuri, evolutsiooni ja lõppsihtkohta.

Kosmoloogia kui teadus, mis pärineb Copernicuse põhimõttest - taevakehad, järgivad füüsilisi seadusi, mis on identsed Maa ja Newtoni mehaanikaga, mis võimaldas meil mõista neid füüsilisi seadusi.

Füüsiline kosmoloogia algas 1915. aastal Einsteini üldise suhtelisuse teooria arendamisega, millele järgnesid suured vaatlusuuringud 1920. aastatel.. 

Vaatlusliku kosmoloogia dramaatilised edusammud alates 1990ndatest aastatest, sealhulgas kosmiline mikrolaine taust, kauged supernovad ja galaktika punase nihke uuringud viisid kosmoloogia standardmudeli väljatöötamiseni.

See mudel järgib universumis sisalduvate tumeda materjali ja tumeda energia suurte koguste sisu, mille olemust ei ole veel täpselt määratletud.. 

8- Kvantmehaanika

Füüsika haru, mis uurib aine ja valguse käitumist aatomi ja subatomi skaalal. Selle eesmärk on kirjeldada ja selgitada molekulide ja aatomite omadusi ning nende komponente: elektronid, prootonid, neutronid ja muud esoteerilised osakesed nagu kvarkid ja gluoonid..

Nende omaduste hulka kuuluvad osakeste vastastikune mõju üksteisega ja elektromagnetilise kiirgusega (valgus, röntgen ja gammakiired)..

Mitmed teadlased aitasid kaasa kolmele revolutsioonilisele põhimõttele, mis omandasid järk-järgult heakskiidu ja eksperimentaalsed kontrollid aastatel 1900–1930.

  • Kvantifitseeritud omadused. Asukoha, kiiruse ja värvi võib mõnikord esineda ainult teatud kogustes (näiteks numbri järgi klõpsates). See on vastuolus klassikalise mehaanika kontseptsiooniga, mis ütleb, et sellised omadused peavad eksisteerima kindlas ja pidevas spektris. Et mõista, et mõni omadus klõpsab, lõid teadlased verbi kvantifitseerima. 
  • Valguseosakesed. Teadlased lükkasid tagasi 200 aastat kestnud eksperimente, postuleerides, et valgus võib käituda nagu osakese ja mitte alati "nagu lained / lained järves"..
  • Olulised lained. Aine võib samuti käituda nagu laine. Seda tõendavad 30 aastat kestnud eksperimente, mis väidavad, et aine (nagu elektronid) võib esineda osakestena.

9 - Relatiivsus

See teooria hõlmab kahte Albert Einsteini teooriat: eriline relatiivsus, mis kehtib elementaarosakeste ja nende koostoimete kohta - kirjeldades kõiki füüsilisi nähtusi, välja arvatud gravitatsioon, ja üldist suhtelisust, mis selgitab gravitatsiooni õigust ja selle seost teiste jõududega loodus.

See kehtib kosmoloogilise valdkonna, astrofüüsika ja astronoomia kohta. Relatiivsus muutis 20. sajandi füüsika ja astronoomia postulaate, kustutades 200 aastat Newtoni teooriat.

Tutvustati selliseid mõisteid nagu ruumiaeg kui ühtne üksus, samaaegsuse, kinemaatilise ja gravitatsioonilise dilatatsiooni relatiivsus ja pikkuse kokkutõmbumine.

Füüsika valdkonnas parandas ta elementaarosakeste teadust ja nende põhilisi koostoimeid koos tuumaajastu avamisega.

Kosmoloogia ja astrofüüsika ennustasid erakorralisi astronoomilisi nähtusi, nagu neutronitähed, mustad augud ja gravitatsioonilained.

Iga haru uuringute näited

1- Akustika: UNAMi uurimine

UNAMi teaduskonna füüsika osakonna akustiline laboratoorium viib läbi erialaseid uuringuid akustiliste nähtuste uurimise tehnikate väljatöötamiseks ja rakendamiseks..

Kõige tavalisemad katsed hõlmavad erinevaid materjale, millel on erinevad füüsilised struktuurid. Need vahendid võivad olla vedelikud, tuuletunnelid või ülehelikiirusega reaktiiv.

Uurimine, mis praegu toimub UNAMis, on kitarri sagedusspekter, sõltuvalt kohast, kus seda mängitakse. Samuti uuritakse delfiinide tekitatavaid akustilisi signaale (Forgach, 2017).

2- Elekter ja magnetism: magnetväljade mõju bioloogilistes süsteemides

Francisco José Caldase linnaosa ülikool viib läbi uuringuid magnetväljade mõju kohta bioloogilistes süsteemides. Kõik see selleks, et teha kindlaks kõik varasemad uurimised, mis on antud teemal tehtud ja anda uusi teadmisi.

Uuringud näitavad, et Maa magnetväli on püsiv ja dünaamiline, kusjuures vahelduvad perioodid on nii kõrge kui madala intensiivsusega.

Nad räägivad ka liikidest, mis sõltuvad selle magnetvälja konfiguratsioonist, et ise orienteeruda, nagu mesilased, sipelgad, lõhe, vaalad, haid, delfiinid, liblikad, kilpkonnad (Fuentes, 2004).

3 - mehaanika: inimkeha ja raskusjõud

Juba rohkem kui 50 aastat on NASA-l uuritud null-raskusastme mõju inimkehale.

Need uuringud on võimaldanud arvukatel astronautidel liikuda ohutult Kuu peal või elada rohkem kui aasta rahvusvahelise kosmosejaamas.

NASA uurimus analüüsib mehaanilisi mõjusid, mis on null-gravitatsioonil kehale, eesmärgiga neid vähendada ja tagada, et astronaude saab saata kaugematesse kohtadesse päikesesüsteemis (Strickland & Crane, 2016).

4- Vedelike mehaanika: Leidenfrosti efekt

Leidenfrosti efekt on nähtus, mis tekib siis, kui vedeliku tilk puudutab kuuma pinda kõrgemal kui selle keemistemperatuur.

Liège'i Ülikooli doktorandid lõid eksperimendi, et teada saada gravitatsiooni mõju vedeliku aurustumisajale ja selle käitumist nimetatud protsessi käigus..

Esialgu kuumutati ja kallutati pinda vajadusel. Kasutatud veepihti jälgiti infrapunavalguse abil, aktiveerides servomootorid iga kord, kui nad pinna keskelt eemale liikusid (Investigación y ciencia, 2015).

5- Optika: Ritteri vaatlused

Johann Wilhelm Ritter oli Saksa apteeker ja teadlane, kes viis läbi mitmeid meditsiinilisi ja teaduslikke katseid. Tema silmapaistvamaid panuseid optika valdkonnas on ultraviolettvalguse avastamine.

Ritter põhineb William Herscheli infrapunavalguse avastamisel 1800. aastal, määrates sel moel, et nähtamatute tulede olemasolu oli võimalik ja katsed hõbekloriidi ja erinevate valguskiirtega (Cool Cosmos, 2017).

6. Termodünaamika: termodünaamiline päikeseenergia Ladina-Ameerikas

See uurimus keskendub alternatiivsete energiaallikate, nagu päikeseenergia, uuringule, mille peamine huvi on päikeseenergia kui säästva energiaallika termodünaamiline projektsioon (Bernardelli, 201).

Selleks on uuringudokument jagatud viide kategooriasse:

1 - päikesekiirgus ja energia jaotus maapinnal.

2 - päikeseenergia kasutamine.

3. Päikeseenergia kasutamise taust ja areng.

4- Termodünaamilised seadmed ja tüübid.

5 - Juhtumiuuringud Brasiilias, Tšiilis ja Mehhikos.

7 - kosmoloogia: tumeda energia uuring

Dark Energy Survey ehk Dark Energy Survey oli 2015. aastal läbi viidud teaduslik uuring, mille peamine eesmärk oli mõõta universumi ulatuslikku struktuuri.

Selle uuringuga avati spektri paljudele kosmoloogilistele uuringutele, mille eesmärk on määrata kindlaks praeguses universumis esineva tumeda aine kogus ja selle jaotus..

Teisest küljest on DES poolt esitatud tulemused vastuolus traditsiooniliste teooriatega kosmose kohta, mis on välja antud pärast Euroopa Kosmoseagentuuri poolt rahastatud Plancki kosmosemissiooni..

See uuring kinnitas teooriat, et universum koosneb praegu 26% tumedast ainest.

Töötati välja ka positsioneerimiskaardid, mis mõõdavad täpselt 26 miljonit kauget galaktikat (Bernardo, 2017).

8- Kvantmehaanika: info teooria ja kvantarvutus

Selle uuringu eesmärk on uurida kahte uut teadusvaldkonda, nagu info ja kvantarvutid. Mõlemad teooriad on telekommunikatsiooni- ja infotöötlusseadmete edendamisel olulised.

Käesolevas uuringus kirjeldatakse kvantarvutuse hetkeolukorda, mida toetavad kõneluste ja teadmiste loomise eest vastutav institutsioon Quantum Computation Group (López). Postulaatide arvutamine arvutiga.

9- Relatiivsus: Icarus katse

Itaalias Gran Sasso laboris läbiviidud Icarus'i eksperimentaalne uurimus tõi teaduse maailma rahu, kontrollides, et Einsteini suhtelisuse teooria on tõene.

Selle uurimise käigus mõõdeti Euroopa tuumauuringute keskuse (CERN) poolt seitsme neutriinosignaali kiiruse kiirust, järeldades, et neutriinod ei ületa valguse kiirust, nagu on tehtud sama laboratooriumi eelmise katse käigus..

Need tulemused olid vastupidised CERNi varasemates katsetes saadud tulemustele, mis eelnevatel aastatel jõudsid järeldusele, et neutriinod sõitsid 730 kilomeetri kiiremini kui valgus..

Ilmselt oli CERNi varem tehtud järeldus tingitud halbast GPS-ühendusest katse ajal (El tiempo, 2012).

Viited

  1. Kuidas klassikaline füüsika moodsast füüsikast erineb? Välja otsitud aadressil viide.com.
  2. Elekter ja magnetism. Maa teaduse maailm. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Välja otsitud aadressil encyclopedia.com.
  3. Mehaanika Välja otsitud aadressil wikipedia.org.
  4. Fluid Dinamics. Välja otsitud aadressil wikipedia.org.
  5. Optika Määratlus Välja otsitud sõnastikus.com.
  6. Optika McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5. väljaanne). McGraw-Hill. 1993.
  7. Optika Välja otsitud aadressil wikipedia.org.
  8. Mis on termodünaamika? Taastati grc.nasa.gov.
  9. Einstein A. (1916). Relatiivsus: eri- ja üldteooria. Välja otsitud aadressil wikipedia.org.
  10. Will, Clifford M (2010). "Relatiivsus". Grolier Multimedia Encyclopedia. Välja otsitud aadressil wikipedia.org.
  11. Mis on Big Bangi tõendid? Taastatud astro.ucla.edu.
  12. Planck näitab ja peaaegu täiuslik universum. Taastati selles.