CELE 13 RAMURI ALE FIZICII CLASICE ȘI MODERNE - FIZIC - 2025

Dintre ramurile fizicii clasice și moderne putem evidenția acustica, optica sau mecanica în domeniul cel mai primitiv și cosmologia, mecanica cuantică sau relativitatea în cele cu aplicații mai recente.

Fizica clasică descrie teoriile dezvoltate înainte de 1900, iar fizica modernă evenimentele care au avut loc după 1900. Fizica clasică se ocupă de materie și energie, pe o scară macro, fără a se aprofunda în studiile mai complexe ale cuantelor. a fizicii moderne.

Max Planck, unul dintre cei mai importanți oameni de știință din istorie, a marcat sfârșitul fizicii clasice și începutul fizicii moderne cu mecanica cuantică.

Ramurile fizicii clasice

1- Acustica

Urechea este instrumentul biologic prin excelență pentru a primi anumite vibrații ale undelor și pentru a le interpreta ca sunete.

Acustica, care se ocupă cu studiul sunetului (unde mecanice în gaze, lichide și solide), este legată de producerea, controlul, transmisia, recepția și efectele sunetului.

Tehnologia acustică include muzica, studiul fenomenelor geologice, atmosferice și subacvatice.

Psihoacustica studiază efectele fizice ale sunetului asupra sistemelor biologice, prezente de când Pitagora a auzit, pentru prima dată, sunetele șirurilor și ciocanelor vibrante care loveau nicovale în secolul al VI-lea î.Hr. Dar cea mai șocantă dezvoltare în medicină este tehnologia cu ultrasunete.

2- Electricitate și magnetism

Electricitatea și magnetismul provin dintr-o singură forță electromagnetică. Electromagnetismul este o ramură a științei fizice care descrie interacțiunile de electricitate și magnetism.

Câmpul magnetic este creat de un curent electric în mișcare și un câmp magnetic poate induce mișcarea sarcinilor (curent electric). Regulile electromagnetismului explică, de asemenea, fenomene geomagnetice și electromagnetice, care descriu modul în care interacționează particulele încărcate ale atomilor.

În trecut, electromagnetismul a fost experimentat pe baza efectelor fulgerului și radiațiilor electromagnetice ca efect de lumină.

Magnetismul a fost folosit de mult timp ca instrument fundamental pentru navigarea ghidată de busola.

Fenomenul încărcărilor electrice în repaus a fost detectat de vechii romani, care au observat modul în care un pieptene frecat atrăgea particule. În contextul taxelor pozitive și negative, cum ar fi taxele care se resping și alte atracții atrag.

S-ar putea să vă intereseze să aflați mai multe despre acest subiect, descoperind cele 8 tipuri de unde electromagnetice și caracteristicile acestora.

3- Mecanica

Este legat de comportamentul corpurilor fizice, atunci când acestea sunt supuse forțelor sau deplasărilor și efectele ulterioare ale corpurilor în mediul lor.

În zorii modernismului, oamenii de știință Jayam, Galileo, Kepler și Newton au pus bazele pentru ceea ce este cunoscută acum ca mecanică clasică.

Această subdisciplină se ocupă de mișcarea forțelor asupra obiectelor și particulelor care sunt în repaus sau se mișcă la viteze semnificativ mai lente decât cea a luminii. Mecanica descrie natura corpurilor.

Termenul de corp include particule, proiectile, nave spațiale, stele, părți ale utilajelor, părți ale solidelor, părți ale lichidelor (gaze și lichide). Particulele sunt corpuri cu structură internă mică, tratate ca puncte matematice în mecanica clasică.

Corpurile rigide au dimensiunea și forma, dar păstrează o simplitate apropiată de cea a particulei și pot fi semi-rigide (elastice, fluide).

4- Mecanica fluidelor

Mecanica fluidelor descrie fluxul de lichide și gaze. Dinamica fluidelor este ramura din care apar subdiscipline precum aerodinamica (studiul aerului și al altor gaze în mișcare) și hidrodinamică (studiul lichidelor în mișcare).

Dinamica fluidelor este aplicată pe scară largă: pentru calculul forțelor și momentelor din aeronave, determinarea masei de fluid a uleiului prin conducte, precum și prezicerea tiparelor meteorologice, comprimarea nebuloaselor în modelarea spațiului interstelar și a fisiunii nucleare.

Această ramură oferă o structură sistematică care cuprinde legi empirice și semi-empirice derivate din măsurarea debitului și utilizate pentru rezolvarea problemelor practice.

Soluția unei probleme de dinamică a fluidelor implică calcularea proprietăților fluidului, cum ar fi viteza fluxului, presiunea, densitatea și temperatura și funcțiile spațiului și timpului.

5- Optică

Optica se ocupă cu proprietățile și fenomenele luminii și viziunii vizibile și invizibile. Studiați comportamentul și proprietățile luminii, inclusiv interacțiunile sale cu materia, pe lângă construirea instrumentelor adecvate.

Descrie comportamentul luminii vizibile, ultraviolete și infraroșii. Deoarece lumina este o undă electromagnetică, alte forme de radiații electromagnetice, cum ar fi razele X, microundele și undele radio au proprietăți similare.

Această ramură este relevantă pentru multe discipline conexe, cum ar fi astronomie, inginerie, fotografie și medicină (oftalmologie și optometrie). Aplicațiile sale practice se găsesc într-o varietate de obiecte și tehnologii de zi cu zi, inclusiv oglinzi, lentile, telescoape, microscopuri, lasere și fibră optică.

6- Termodinamica

Ramură de fizică care studiază efectele muncii, căldurii și energiei într-un sistem. S-a născut în secolul 19 odată cu apariția motorului cu aburi. Se ocupă doar de observarea la scară largă și răspunsul unui sistem observabil și măsurabil.

Interacțiunile de gaz la scară mică sunt descrise de teoria cinetică a gazelor. Metodele se completează reciproc și sunt explicate în termeni de termodinamică sau de teoria cinetică.

Legile termodinamicii sunt:

• Legea entalpiei : relaționează diferitele forme de energie cinetică și potențială, într-un sistem, cu munca pe care sistemul o poate face, plus transferul de căldură.
• Aceasta conduce la a doua lege și la definirea unei alte variabile de stat numită lege de entropie .
• Legea zeroth definește echilibrul termodinamic la scară largă, al temperaturii, spre deosebire de definiția la scară mică legată de energia cinetică a moleculelor.

Ramuri ale fizicii moderne

7- Cosmologie

Este studiul structurilor și dinamicii Universului la scară mai mare. Investigați originea, structura, evoluția și destinația finală.

Cosmologia, ca știință, își are originea în principiul Copernic - corpurile cerești se supun legilor fizice identice cu cele ale Pământului - și mecanicii newtoniene, ceea ce ne-a permis să înțelegem aceste legi fizice.

Cosmologia fizică a început în 1915 odată cu dezvoltarea teoriei generale a relativității lui Einstein, urmată de mari descoperiri observaționale în anii 1920.

Avansele dramatice în cosmologia observațională începând cu anii 90, inclusiv fundalul microundelor cosmice, supernovele îndepărtate și răscoalele redshift ale galaxiei au dus la dezvoltarea unui model standard de cosmologie.

Acest model respectă conținutul unor cantități mari de materie întunecată și energii întunecate conținute în univers, a căror natură nu este încă bine definită.

8- Mecanica cuantică

Ramură a fizicii care studiază comportamentul materiei și luminii, la scară atomică și subatomică. Obiectivul său este de a descrie și explica proprietățile moleculelor și atomilor și componentele lor: electroni, protoni, neutroni și alte particule mai ezoterice, cum ar fi quark-uri și gluoni.

Aceste proprietăți includ interacțiunile particulelor între ele și cu radiații electromagnetice (lumină, raze X și raze gamma).

Mai mulți oameni de știință au contribuit la stabilirea a trei principii revoluționare care au obținut treptat acceptarea și verificarea experimentală între 1900 și 1930.

• Proprietăți cuantificate . Poziția, viteza și culoarea pot apărea uneori doar în cantități specifice (cum ar fi clic pe număr după număr). Acest lucru este în contrast cu conceptul mecanicii clasice, care spune că astfel de proprietăți trebuie să existe pe un spectru plat, continuu. Pentru a descrie ideea că fac clic pe unele proprietăți, oamenii de știință au inventat verbul quantifica.
• Particule ușoare . Oamenii de știință au refuzat 200 de ani de experimente postulând că lumina se poate comporta ca o particulă și nu întotdeauna „ca valurile / valurile dintr-un lac”.
• Valurile de materie . Materia se poate comporta, de asemenea, ca un val. Acest lucru este demonstrat de 30 de ani de experimente care afirmă că materia (cum ar fi electronii) poate exista ca particule.

9- Relativitatea

Această teorie cuprinde două teorii ale lui Albert Einstein: relativitatea specială, care se aplică particulelor elementare și interacțiunilor lor - descriind toate fenomenele fizice, cu excepția gravitației - și relativitatea generală care explică legea gravitației și relația acesteia cu alte forțe ale natură.

Se aplică pe tărâmul cosmologiei, astrofizicii și astronomiei. Relativitatea a transformat postulatele fizicii și astronomiei în secolul XX, alungând 200 de ani de teorie newtoniană.

El a introdus concepte precum spațiu-timp ca o entitate unificată, relativitatea simultaneității, dilatarea cinematică și gravitațională a timpului și contracția longitudinală.

În domeniul fizicii, el a îmbunătățit știința particulelor elementare și interacțiunile lor fundamentale, odată cu inaugurarea erei nucleare.

Cosmologia și astrofizica au prezis fenomene astronomice extraordinare, cum ar fi stelele neutronice, găurile negre și undele gravitaționale.

10-Fizica nucleară

Este un câmp al fizicii care studiază nucleul atomic, interacțiunile sale cu alți atomi și particule și cu constituenții săi.

11-Biofizică

Formal, este o ramură a biologiei, deși este strâns legată de fizică, deoarece studiază biologia cu principii și metode fizice.

12-Astrofizică

Formal, este o ramură a astronomiei, deși în strânsă legătură cu fizica, deoarece studiază fizica stelelor, compoziția, evoluția și structura acestora.

13-Geofizica

Este o ramură a geografiei, deși este strâns legată de fizică, deoarece studiază Pământul cu metodele și principiile fizicii.

Exemple de cercetare de la fiecare ramură

1- Acustică: cercetare UNAM

Laboratorul de acustică al Departamentului de Fizică al Facultății de Științe a UNAM desfășoară cercetări de specialitate în dezvoltarea și implementarea tehnicilor care permit studierea fenomenelor acustice.

Cele mai frecvente experimente includ diferite medii cu structuri fizice diferite. Aceste medii pot fi fluide, tuneluri de vânt sau utilizarea unui jet supersonic.

O investigație care se desfășoară în prezent la UNAM este spectrul de frecvență al unei chitare, în funcție de locul în care este lovită. Semnalele acustice emise de delfini sunt de asemenea studiate (Forgach, 2017).

2- Electricitate și magnetism: efectul câmpurilor magnetice în sistemele biologice

Universitatea din districtul Francisco José Caldas efectuează cercetări cu privire la efectul câmpurilor magnetice asupra sistemelor biologice. Toate acestea pentru a identifica toate cercetările anterioare care au fost făcute pe această temă și pentru a emite noi cunoștințe.

Cercetările indică faptul că câmpul magnetic al Pământului este permanent și dinamic, cu perioade alternative de intensitate ridicată și scăzută.

De asemenea, vorbesc despre speciile care depind de configurația acestui câmp magnetic pentru a se orienta, cum ar fi albine, furnici, somon, balene, rechini, delfini, fluturi, broaște țestoase, printre altele (Fuentes, 2004).

3- Mecanica: corpul uman și gravitația zero

De mai bine de 50 de ani, NASA a efectuat cercetări cu privire la efectele gravitației zero asupra corpului uman.

Aceste investigații au permis multor astronauți să se deplaseze în siguranță pe Lună sau să trăiască mai mult de un an pe Stația Spațială Internațională.

Cercetările NASA analizează efectele mecanice pe care gravitația zero are asupra organismului, cu scopul de a le reduce și de a asigura că astronauții pot fi trimiși în locuri mai îndepărtate din sistemul solar (Strickland & Crane, 2016).

4- Mecanica fluidelor: efect Leidenfrost

Efectul Leidenfrost este un fenomen care are loc atunci când o picătură a unui fluid atinge o suprafață fierbinte, la o temperatură mai mare decât punctul de fierbere.

Studenții de doctorat de la Universitatea din Liege au creat un experiment pentru a afla efectele gravitației asupra timpului de evaporare a unui fluid și comportamentul acestuia în timpul acestui proces.

Suprafața a fost inițial încălzită și înclinată atunci când a fost necesar. Picăturile de apă folosite au fost urmărite prin intermediul luminii infraroșii, activând servo-motoarele de fiecare dată când se îndepărtau de centrul suprafeței (Research and Science, 2015).

5- Optică: observațiile lui Ritter

Johann Wilhelm Ritter a fost un farmacist și om de știință german, care a efectuat numeroase experimente medicale și științifice. Printre contribuțiile sale cele mai notabile în domeniul opticii este descoperirea luminii ultraviolete.

Ritter și-a bazat cercetările pe descoperirea luminii infraroșii de către William Herschel în 1800, determinând astfel că existența unor lumini invizibile era posibilă și efectuând experimente cu clorură de argint și diferite fascicule de lumină (Cool Cosmos, 2017) .

6- Termodinamica: energie solară termodinamică în America Latină

Această cercetare se concentrează pe studiul surselor alternative de energie și căldură, precum energia solară, având ca principal interes proiecția termodinamică a energiei solare ca sursă de energie durabilă (Bernardelli, 201).

În acest scop, documentul de studiu este împărțit în cinci categorii:

1- Radiația solară și distribuția energiei pe suprafața pământului.

2- Utilizarea energiei solare.

3- Istoric și evoluție a utilizărilor energiei solare.

4- Instalații și tipuri termodinamice.

5- Studii de caz în Brazilia, Chile și Mexic.

7- Cosmologie: Studiul energiei întunecate

Sondajul asupra energiei întunecate sau a energiei întunecate a fost un studiu științific realizat în 2015, al cărui scop principal era măsurarea structurii pe scară largă a universului.

Prin această investigație, spectrul a fost deschis către numeroase anchete cosmologice, care încearcă să determine cantitatea de materie întunecată prezentă în universul actual și distribuția sa.

Pe de altă parte, rezultatele obținute de DES contrazic teoriile tradiționale despre cosmos, emise după misiunea spațială Planck, finanțate de Agenția Spațială Europeană.

Această cercetare a confirmat teoria conform căreia universul este în prezent compus din 26% materie întunecată.

De asemenea, au fost elaborate hărți de poziționare care au măsurat cu exactitate structura a 26 de milioane de galaxii îndepărtate (Bernardo, 2017).

8- Mecanica cuantică: teoria informației și calculul cuantic

Această cercetare urmărește să investigheze două noi domenii ale științei, cum ar fi informația și calculul cuantic. Ambele teorii sunt fundamentale pentru avansarea telecomunicațiilor și a dispozitivelor de procesare a informațiilor.

Acest studiu prezintă starea actuală a calculării cuantice, susținută de progresele realizate de Grupul de calculare cuantică (GQC) (López), o instituție dedicată să dea discuții și să genereze cunoștințe pe această temă, pe baza primului Postarea lui Turing cu privire la calcul.

9- Relativitatea: experiment Icarus

Cercetarea experimentală Icarus, realizată în laboratorul din Gran Sasso, Italia, a adus o asigurare în lumea științifică, verificând că teoria relativității lui Einstein este adevărată.

Această cercetare a măsurat viteza a șapte neutrini cu un fascicul de lumină furnizat de Centrul European de Cercetări Nucleare (CERN), concluzionând că neutrinii nu depășesc viteza luminii, așa cum sa concluzionat în experimentele anterioare din același laborator.

Aceste rezultate au fost opuse celor obținute în experimentele anterioare de către CERN, care în anii precedenți au ajuns la concluzia că neutrinii au călătorit cu 730 de kilometri mai repede decât lumina.

Aparent, concluzia dată anterior de CERN se datora unei conexiuni GPS slabe la momentul efectuării experimentului (El tiempo, 2012).

Referințe

1. Prin ce diferă fizica clasică de fizica modernă? Recuperat la referință.com.
2. Electricitate și magnetism. Lumea științei Pământului. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Adus pe enciclopedie.
3. Mecanică. Recuperat pe wikipedia.org.
4. Dinamica fluidelor. Recuperat pe wikipedia.org.
5. Optica. Definiție. Recuperat la dicționarul.com.
6. Optica. Enciclopedia McGraw-Hill of Science and Technology (Ediția a 5-a). McGraw-Hill. 1993.
7. Optica. Recuperat pe wikipedia.org.
8. Ce este termodinamica? Recuperat la grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativitatea: teoria specială și generală. Recuperat pe wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). „Relativității“. Enciclopedia Multimedia Grolier. Recuperat pe wikipedia.org.
11. Care este dovada pentru Big Bang? Recuperat la astro.ucla.edu.
12. Planck dezvăluie și aproape perfect universul. Recuperat în esa.int.