13 ODBOROV KLASICKEJ A MODERNEJ FYZIKY - FYZICKÝ - 2026

Medzi odvetvia klasickej a modernej fyziky môžeme vyzdvihnúť akustiku, optiku alebo mechaniku v najprimitívnejšej oblasti a kozmológiu, kvantovú mechaniku alebo relativitu v novších aplikáciách.

Klasická fyzika popisuje teórie vyvinuté pred rokom 1900 a moderná fyzika udalosti, ktoré nastali po roku 1900. Klasická fyzika sa zaoberá hmotou a energiou na makroúrovni, bez toho, aby sa hlbšie zaoberala komplexnejšími štúdiami kvantov. modernej fyziky.

Max Planck, jeden z najdôležitejších vedcov v histórii, označil koniec klasickej fyziky a začiatok modernej fyziky kvantovou mechanikou.

Odvetvia klasickej fyziky

1 - Akustika

Ucho je biologický nástroj par excellence, ktorý prijíma určité vibrácie vĺn a interpretuje ich ako zvuk.

Akustika, ktorá sa zaoberá štúdiom zvuku (mechanické vlny v plynoch, tekutinách a pevných látkach), súvisí s výrobou, riadením, prenosom, príjmom a účinkami zvuku.

Akustická technológia zahŕňa hudbu, štúdium geologických, atmosférických a podvodných javov.

Psychoakustika študuje fyzikálne účinky zvuku na biologické systémy, ktoré sú prítomné od doby, keď Pythagoras po prvýkrát počul zvuky vibrujúcich strún a kladív, ktoré zasiahli nákovy v 6. storočí pred naším letopočtom. Najviac šokujúcim vývojom v medicíne je však ultrazvuková technológia.

2 - Elektrina a magnetizmus

Elektrina a magnetizmus pochádzajú z jednej elektromagnetickej sily. Elektromagnetizmus je odvetvie fyzikálnych vied, ktoré opisuje interakcie elektriny a magnetizmu.

Magnetické pole je tvorené pohybujúcim sa elektrickým prúdom a magnetické pole môže indukovať pohyb nábojov (elektrický prúd). Pravidlá elektromagnetizmu tiež vysvetľujú geomagnetické a elektromagnetické javy a opisujú interakciu nabitých častíc atómov.

Elektromagnetizmus sa predtým vyskytoval na základe účinkov blesku a elektromagnetického žiarenia ako svetelného efektu.

Magnetizmus sa už dlho používa ako základný nástroj na navigáciu kompasom.

Fenomén elektrických nábojov v pokoji bol zistený starými Rimanmi, ktorí pozorovali spôsob, akým prútený hrebeň priťahoval častice. V súvislosti s pozitívnymi a negatívnymi poplatkami, ako sú poplatky, ktoré odpudzujú, a rôzne poplatky priťahujú.

Možno vás bude zaujímať viac informácií o tejto téme objavením 8 typov elektromagnetických vĺn a ich charakteristík.

3 - Mechanika

Súvisí to s chovaním fyzických telies, keď sú vystavené silám alebo posunom, a následnými účinkami tiel v ich prostredí.

Na úsvite modernizmu položili vedci Jayam, Galileo, Kepler a Newton základy toho, čo sa dnes nazýva klasická mechanika.

Táto čiastková disciplína sa zaoberá pohybom síl na objekty a častice, ktoré sú v pokoji alebo sa pohybujú rýchlosťou podstatne pomalšou ako rýchlosť svetla. Mechanika popisuje povahu orgánov.

Pojem teleso zahrnuje častice, projektily, kozmické lode, hviezdy, časti strojov, časti pevných látok, časti tekutín (plyny a kvapaliny). Častice sú telá s malou vnútornou štruktúrou, ktoré sa v klasickej mechanike považujú za matematické body.

Tuhé telá majú veľkosť a tvar, ale zachovávajú si jednoduchosť blízku jednoduchosti častice a môžu byť polotuhé (pružné, tekuté).

4. Mechanika tekutín

Mechanika tekutín opisuje tok tekutín a plynov. Dynamika tekutín je odvetvie, z ktorého sa vynára subdisciplína, ako je aerodynamika (štúdium vzduchu a iných plynov v pohybe) a hydrodynamika (štúdium tekutín v pohybe).

Dynamika tekutín je široko používaná: na výpočet síl a momentov v letúnoch sa určovanie hmotnosti ropnej kvapaliny potrubiami, okrem predpovede počasia, kompresie hmlovín v modelovanie medzihviezdneho priestoru a jadrových zbraní.

Táto vetva ponúka systematickú štruktúru, ktorá zahŕňa empirické a polo empirické zákony odvodené z merania prietoku a ktoré sa používajú na riešenie praktických problémov.

Riešenie problému s dynamikou tekutín zahŕňa výpočet vlastností tekutiny, ako je rýchlosť prúdenia, tlak, hustota a teplota a funkcie priestoru a času.

5- Optika

Optika sa zaoberá vlastnosťami a javmi viditeľného a neviditeľného svetla a videnia. Študujte správanie a vlastnosti svetla, vrátane jeho interakcií s látkou, okrem zostavovania vhodných nástrojov.

Popisuje správanie viditeľného, ​​ultrafialového a infračerveného svetla. Pretože svetlo je elektromagnetická vlna, podobné formy majú aj iné formy elektromagnetického žiarenia, ako sú röntgenové lúče, mikrovlny a rádiové vlny.

Toto odvetvie je relevantné pre mnoho príbuzných odborov, ako sú astronómia, strojárstvo, fotografia a medicína (oftalmológia a optometria). Jeho praktické aplikácie sa nachádzajú v rôznych každodenných objektoch a technológiách, vrátane zrkadiel, šošoviek, ďalekohľadov, mikroskopov, laserov a optických vlákien.

6. Termodynamika

Odvetvie fyziky, ktoré študuje účinky práce, tepla a energie v systéme. Narodil sa v 19. storočí s podobou parného stroja. Zaoberá sa iba rozsiahlym pozorovaním a reakciou pozorovateľného a merateľného systému.

Interakcie plynov v malom meradle sú opísané kinetickou teóriou plynov. Metódy sa vzájomne dopĺňajú a sú vysvetlené termodynamikou alebo kinetickou teóriou.

Termodynamické zákony sú:

• Enthalpy Law : Vzťahuje rôzne formy kinetickej a potenciálnej energie v systéme, s prácou, ktorú systém môže urobiť, plus prenos tepla.
• To vedie k druhému zákonu ak definovaniu inej premennej štátu nazývanej entropický zákon .
• Nultý zákon určuje vo veľkom meradle termodynamickej rovnováhy, teploty, na rozdiel od definície drobného týkajúce sa kinetická energia molekúl.

Odvetvia modernej fyziky

7- Kozmológia

Je to štúdium štruktúr a dynamiky vesmíru vo väčšom meradle. Preskúmajte jeho pôvod, štruktúru, vývoj a konečné miesto určenia.

Kozmológia ako veda pochádza z princípu Copernicus - nebeské telá sa riadia fyzikálnymi zákonmi totožnými so zákonmi Zeme - a newtonovskou mechanikou, ktorá nám umožnila porozumieť týmto fyzikálnym zákonom.

Fyzikálna kozmológia sa začala v roku 1915 vývojom Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, po ktorej nasledovali veľké pozorovacie objavy v 20. rokoch 20. storočia.

Dramatické pokroky v observačnej kozmológii od 90. rokov, vrátane kozmického mikrovlnného pozadia, vzdialených supernov a povstaniach s červeným posunom galaxie, viedli k vývoju štandardného modelu kozmológie.

Tento model dodržiava obsah veľkého množstva temnej hmoty a temných energií obsiahnutých vo vesmíre, ktorého povaha ešte nie je dobre definovaná.

8- Kvantová mechanika

Odvetvie fyziky, ktoré študuje chovanie hmoty a svetla na atómovej a subatomárnej stupnici. Jeho cieľom je opísať a vysvetliť vlastnosti molekúl a atómov a ich zložiek: elektróny, protóny, neutróny a ďalšie ezoterickejšie častice, ako sú kvarky a gluóny.

Tieto vlastnosti zahŕňajú interakcie častíc medzi sebou as elektromagnetickým žiarením (svetelné, röntgenové a gama lúče).

Viacerí vedci prispeli k zavedeniu troch revolučných princípov, ktoré postupne získali uznanie a experimentálne overenie medzi rokmi 1900 a 1930.

• Kvantifikované vlastnosti . Poloha, rýchlosť a farba sa niekedy môžu vyskytovať iba v určitých množstvách (napríklad kliknutie na číslo podľa čísla). To je v rozpore s koncepciou klasickej mechaniky, ktorá hovorí, že takéto vlastnosti musia existovať na plochom súvislom spektre. Ak chcete opísať myšlienku, že niektoré vlastnosti kliknú, vedci kvantifikujú sloveso.
• Ľahké častice . Vedci vyvrátili 200 rokov experimentov predpokladaním, že svetlo sa môže správať ako častice a nie vždy „ako vlny / vlny v jazere“.
• Vlny hmoty . Hmota sa môže správať aj ako vlna. Dokazuje to 30 rokov experimentov, ktoré potvrdzujú, že hmota (napríklad elektróny) môže existovať ako častice.

9 - Relativita

Táto teória zahŕňa dve teórie Alberta Einsteina: špeciálnu relativitu, ktorá sa vzťahuje na elementárne častice a ich vzájomné pôsobenie - opisuje všetky fyzikálne javy okrem gravitácie - a všeobecnú relativitu, ktorá vysvetľuje gravitačný zákon a jeho vzťah k iným silám prírode.

Vzťahuje sa na oblasť kozmológie, astrofyziky a astronómie. Relativita zmenila postuláty fyziky a astronómie v 20. storočí a vyhostila 200 rokov newtonovskej teórie.

Predstavil pojmy ako spacetime ako jednotná entita, relativita simultánnosti, kinematická a gravitačná dilatácia času a zemepisná dĺžka.

V oblasti fyziky zdokonalil vedu o elementárnych časticiach a ich základných interakciách spolu so slávnostným otvorením jadrového veku.

Kozmológia a astrofyzika predpovedali mimoriadne astronomické javy, ako sú neutrónové hviezdy, čierne diery a gravitačné vlny.

10-Jadrová fyzika

Je to oblasť fyziky, ktorá študuje atómové jadro, jeho interakcie s inými atómami a časticami a jeho zložkami.

11-biofyzika

Formálne je to odvetvie biológie, hoci úzko súvisí s fyzikou, pretože študuje biológiu s fyzikálnymi princípmi a metódami.

12-astrofyzika

Formálne je to odvetvie astronómie, hoci úzko súvisí s fyzikou, pretože študuje fyziku hviezd, ich zloženie, vývoj a štruktúru.

13-Geofyzika

Je to odvetvie geografie, hoci úzko súvisí s fyzikou, pretože študuje Zem s metódami a princípmi fyziky.

Príklady výskumu z každej vetvy

1 - Akustika: Výskum UNAM

Akustické laboratórium Katedry fyziky Prírodovedeckej fakulty UNAM vykonáva špecializovaný výskum vo vývoji a implementácii techník, ktoré umožňujú štúdium akustických javov.

Medzi najbežnejšie experimenty patria rôzne médiá s rôznymi fyzikálnymi štruktúrami. Týmito médiami môžu byť tekutiny, aerodynamické tunely alebo použitie nadzvukových lúčov.

Vyšetrovanie, ktoré v súčasnosti prebieha v UNAM, je frekvenčné spektrum gitary, v závislosti od toho, kde je zasiahnuté. Študujú sa aj akustické signály emitované delfínmi (Forgach, 2017).

2 - Elektrina a magnetizmus: účinok magnetických polí v biologických systémoch

Okresná univerzita Francisco José Caldas vykonáva výskum vplyvu magnetických polí na biologické systémy. To všetko s cieľom identifikovať všetky predchádzajúce výskumy, ktoré sa v tejto oblasti vykonali, a vydávať nové poznatky.

Výskum naznačuje, že magnetické pole Zeme je trvalé a dynamické, so striedajúcimi sa obdobiami vysokej a nízkej intenzity.

Hovoria tiež o druhoch, ktoré závisia od konfigurácie tohto magnetického poľa na orientáciu, ako sú včely, mravce, losos, veľryby, žraloky, delfíny, motýle, korytnačky (Fuentes, 2004).

3 - Mechanika: ľudské telo a nulová gravitácia

NASA už viac ako 50 rokov vykonáva výskum účinkov nulovej gravitácie na ľudské telo.

Tieto vyšetrovania umožnili mnohým astronautom bezpečne sa pohybovať na Mesiaci alebo žiť dlhšie ako rok na Medzinárodnej vesmírnej stanici.

Výskum NASA analyzuje mechanické účinky, ktoré má nulová gravitácia na telo, s cieľom ich zníženia a zabezpečenia toho, aby mohli byť astronauti vysielaní na vzdialenejšie miesta v slnečnej sústave (Strickland & Crane, 2016).

4. Mechanika tekutín: Leidenfrostov efekt

Leidenfrostov jav je jav, ku ktorému dochádza, keď sa kvapka tekutiny dotkne horúceho povrchu, pri teplote vyššej ako je jej teplota varu.

Doktorandi z Univerzity v Liège vytvorili experiment na zistenie účinkov gravitácie na dobu odparovania tekutiny a jej správanie počas tohto procesu.

Povrch bol spočiatku zahrievaný a podľa potreby sklonený. Použité vodné kvapky boli sledované pomocou infračerveného svetla a aktivovali servomotory zakaždým, keď sa vzdialili od stredu povrchu (Research and Science, 2015).

5. Optika: Ritterove pozorovania

Johann Wilhelm Ritter bol nemecký farmaceut a vedec, ktorý vykonával množstvo lekárskych a vedeckých experimentov. Medzi jeho najvýznamnejšie príspevky v oblasti optiky patrí objav ultrafialového svetla.

Ritter založil svoj výskum na objavení infračerveného svetla Williamom Herschelom v roku 1800, čím zistil, že existencia neviditeľných svetiel bola možná a uskutočňoval experimenty s chloridom strieborným a rôznymi svetelnými lúčmi (Cool Cosmos, 2017) ,

6. Termodynamika: termodynamická solárna energia v Latinskej Amerike

Tento výskum sa zameriava na štúdium alternatívnych zdrojov energie a tepla, napríklad slnečnej energie, ktoré majú ako hlavný záujem termodynamickú projekciu slnečnej energie ako udržateľného zdroja energie (Bernardelli, 201).

Na tento účel je študijný dokument rozdelený do piatich kategórií:

1 - Slnečné žiarenie a distribúcia energie na zemskom povrchu.

2 - Využitie slnečnej energie.

3. Pozadie a vývoj využívania slnečnej energie.

4. Termodynamické inštalácie a typy.

5 - Prípadové štúdie v Brazílii, Čile a Mexiku.

7- Kozmológia: Prieskum temnej energie

Prieskum temnej energie alebo temnej energie bol vedecká štúdia uskutočnená v roku 2015, ktorej hlavným cieľom bolo zmerať rozsiahlu štruktúru vesmíru.

Týmto výskumom bolo spektrum otvorené mnohým kozmologickým prieskumom, ktoré sa snažili určiť množstvo temnej hmoty prítomnej v súčasnom vesmíre a jej distribúciu.

Na druhej strane, výsledky dosiahnuté DES sú v rozpore s tradičnými teóriami o vesmíre, ktoré boli vydané po vesmírnej misii Planck, financovanej Európskou vesmírnou agentúrou.

Tento výskum potvrdil teóriu, že vesmír je v súčasnosti zložený z 26% temnej hmoty.

Boli tiež vyvinuté polohovacie mapy, ktoré presne merali štruktúru 26 miliónov vzdialených galaxií (Bernardo, 2017).

8. Kvantová mechanika: teória informácií a kvantové výpočty

Tento výskum sa snaží preskúmať dve nové vedné oblasti, ako sú informácie a kvantové výpočty. Obe teórie sú základom rozvoja telekomunikačných zariadení a zariadení na spracovanie informácií.

Táto štúdia predstavuje súčasný stav kvantového počítania, podporený pokrokom Skupiny pre kvantové počítanie (GQC) (López), inštitúcie zameranej na prednášanie a získavanie poznatkov o predmete na základe prvého Turingove postuláty o výpočte.

9 - Relativita: experiment Icarus

Experimentálny výskum Icarus, ktorý sa uskutočnil v laboratóriu v Gran Sasso v Taliansku, priniesol ubezpečenie vedeckému svetu overením, či je Einsteinova teória relativity pravdivá.

Tento výskum meral rýchlosť siedmich neutrín pomocou svetelného lúča poskytovaného Európskym strediskom pre jadrový výskum (CERN), pričom sa dospelo k záveru, že neutrína neprekračujú rýchlosť svetla, ako sa dospelo k predchádzajúcim pokusom z toho istého laboratória.

Tieto výsledky boli opakom výsledkov dosiahnutých v predchádzajúcich experimentoch spoločnosti CERN, ktorí v predchádzajúcich rokoch dospeli k záveru, že neutrína cestovali o 730 kilometrov rýchlejšie ako svetlo.

Zdá sa, že záver, ktorý predtým urobil CERN, bol spôsobený zlým pripojením GPS v čase experimentu (El tiempo, 2012).

Referencie

1. Ako sa odlišuje klasická fyzika od modernej fyziky? Získané na referenčnej stránke.com.
2. Elektrina a magnetizmus. World of Earth Science. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Zdroj: encyclopedia.com.
3. Mechanika. Obnovené na wikipedia.org.
4. Dynamika tekutín. Obnovené na wikipedia.org.
5. Optika. Definícia. Obnovené na stránke dictionary.com.
6. Optika. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5. vydanie). McGraw-Hill. 1993.
7. Optika. Obnovené na wikipedia.org.
8. Čo je termodynamika? Získané na grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativita: Špeciálna a všeobecná teória. Obnovené na wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativity". Grolierova multimediálna encyklopédia. Obnovené na wikipedia.org.
11. Aký je dôkaz Veľkého tresku? Získané na astro.ucla.edu.
12. Planck odhaľuje a takmer dokonalý vesmír. Získané v esa.int.