13 РАЗДЕЛОВ КЛАССИЧЕСКОЙ И СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Среди разделов классической и современной физики мы можем выделить акустику, оптику или механику в наиболее примитивных областях, а также космологию, квантовую механику или теорию относительности в более поздних областях.

Классическая физика описывает теории, разработанные до 1900 года, а современная физика - события, произошедшие после 1900 года. Классическая физика имеет дело с материей и энергией на макроуровне, не углубляясь в более сложные исследования квантов. современной физики.

Макс Планк, один из самых важных ученых в истории, положил конец классической физике и начало современной физики квантовой механикой.

Разделы классической физики

1- Акустика

Ухо - это преимущественно биологический инструмент, который принимает определенные волновые колебания и интерпретирует их как звук.

Акустика, изучающая звук (механические волны в газах, жидкостях и твердых телах), связана с производством, контролем, передачей, приемом и воздействием звука.

Акустическая техника включает музыку, изучение геологических, атмосферных и подводных явлений.

Психоакустика изучает физическое воздействие звука на биологические системы с тех пор, как Пифагор впервые услышал звуки вибрирующих струн и ударов молотков по наковальням в 6 веке до нашей эры. Но самая шокирующая разработка в медицине - это ультразвуковые технологии.

2- Электричество и магнетизм

Электричество и магнетизм происходят от единой электромагнитной силы. Электромагнетизм - это раздел физической науки, который описывает взаимодействие электричества и магнетизма.

Магнитное поле создается движущимся электрическим током, а магнитное поле может вызывать движение зарядов (электрический ток). Правила электромагнетизма также объясняют геомагнитные и электромагнитные явления, описывая, как взаимодействуют заряженные частицы атомов.

Раньше электромагнетизм воспринимался на основе воздействия молнии и электромагнитного излучения в виде светового эффекта.

Магнетизм давно используется в качестве основного инструмента для навигации по компасу.

Явление электрических зарядов в состоянии покоя было обнаружено древними римлянами, которые наблюдали, как натертый гребень притягивает частицы. В контексте положительных и отрицательных зарядов, подобные заряды отталкиваются, а разные заряды притягиваются.

Возможно, вам будет интересно узнать больше об этой теме, открыв для себя 8 типов электромагнитных волн и их характеристики.

3- Механика

Это связано с поведением физических тел, когда они подвергаются воздействию сил или смещений, и последующим воздействием тел в окружающей их среде.

На заре модернизма ученые Джаям, Галилей, Кеплер и Ньютон заложили основу того, что сейчас известно как классическая механика.

Эта суб-дисциплина имеет дело с движением сил на объекты и частицы, которые находятся в состоянии покоя или движутся со скоростью, значительно меньшей, чем скорость света. Механика описывает природу тел.

Термин «тело» включает частицы, снаряды, космические корабли, звезды, части механизмов, части твердых тел, части жидкостей (газы и жидкости). Частицы - это тела с небольшой внутренней структурой, которые в классической механике рассматриваются как математические точки.

Жесткие тела имеют размер и форму, но сохраняют простоту, близкую к простоте частицы, и могут быть полужесткими (упругими, текучими).

4- Механика жидкости

Механика жидкостей описывает течение жидкостей и газов. Гидродинамика - это отрасль, из которой возникают такие дисциплины, как аэродинамика (изучение воздуха и других газов в движении) и гидродинамика (исследование движущихся жидкостей).

Гидродинамика широко применяется: для расчета сил и моментов в самолетах, определения массы нефтяной жидкости, проходящей через трубопроводы, в дополнение к предсказанию погодных условий, сжатия туманностей в межзвездное пространство и моделирование деления ядерного оружия.

Эта ветвь предлагает систематическую структуру, которая охватывает эмпирические и полуэмпирические законы, полученные из измерения расхода и используемые для решения практических задач.

Решение проблемы гидродинамики включает в себя расчет свойств жидкости, таких как скорость потока, давление, плотность и температура, а также функций пространства и времени.

5- Оптика

Оптика изучает свойства и явления видимого и невидимого света и зрения. Изучите поведение и свойства света, включая его взаимодействие с веществом, в дополнение к созданию соответствующих инструментов.

Описывает поведение видимого, ультрафиолетового и инфракрасного света. Поскольку свет представляет собой электромагнитную волну, другие формы электромагнитного излучения, такие как рентгеновские лучи, микроволны и радиоволны, обладают аналогичными свойствами.

Эта ветвь актуальна для многих смежных дисциплин, таких как астрономия, инженерия, фотография и медицина (офтальмология и оптометрия). Его практическое применение можно найти в различных предметах повседневного пользования и технологиях, включая зеркала, линзы, телескопы, микроскопы, лазеры и волоконную оптику.

6- Термодинамика

Раздел физики, изучающий эффекты работы, тепла и энергии в системе. Он родился в 19 веке с появлением паровой машины. Он имеет дело только с крупномасштабным наблюдением и откликом наблюдаемой и измеримой системы.

Мелкомасштабные газовые взаимодействия описываются кинетической теорией газов. Эти методы дополняют друг друга и объясняются с точки зрения термодинамики или кинетической теории.

Законы термодинамики:

• Закон энтальпии : связывает различные формы кинетической и потенциальной энергии в системе с работой, которую она может выполнять, а также с передачей тепла.
• Это приводит ко второму закону и к определению другой переменной состояния, называемой законом энтропии .
• Нулевой закон определяет крупномасштабное термодинамическое равновесие, температуры , в отличии от определения малого связанного с кинетической энергией молекул.

Разделы современной физики

7- Космология

Это исследование структур и динамики Вселенной в более крупном масштабе. Изучите его происхождение, структуру, эволюцию и конечный пункт назначения.

Космология как наука возникла из принципа Коперника - небесные тела подчиняются физическим законам, идентичным законам Земли - и механики Ньютона, которая позволила нам понять эти физические законы.

Физическая космология началась в 1915 году с развития общей теории относительности Эйнштейна, за которой последовали великие наблюдения в 1920-х годах.

Драматические успехи в наблюдательной космологии с 1990-х годов, в том числе космический микроволновый фон, далекие сверхновые и восстания галактики с красным смещением, привели к развитию стандартной модели космологии.

Эта модель придерживается содержания большого количества темной материи и темных энергий, содержащихся во Вселенной, природа которой еще не определена.

8- Квантовая механика

Раздел физики, изучающий поведение вещества и света на атомном и субатомном уровнях. Его цель - описать и объяснить свойства молекул и атомов и их компонентов: электронов, протонов, нейтронов и других более эзотерических частиц, таких как кварки и глюоны.

Эти свойства включают взаимодействие частиц друг с другом и с электромагнитным излучением (свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи).

Многие ученые внесли свой вклад в установление трех революционных принципов, которые постепенно получили признание и экспериментальную проверку в период с 1900 по 1930 год.

• Количественные характеристики . Положение, скорость и цвет иногда могут встречаться только в определенных количествах (например, щелчок по номеру). Это контрастирует с концепцией классической механики, согласно которой такие свойства должны существовать в плоском непрерывном спектре. Чтобы описать идею о том, что некоторые свойства щелкают, ученые придумали глагол количественно.
• Легкие частицы . Ученые опровергли 200-летние эксперименты, заявив, что свет может вести себя как частица, а не всегда «как волны / волны в озере».
• Волны материи . Материя также может вести себя как волна. Это продемонстрировано 30-летними экспериментами, которые подтверждают, что материя (например, электроны) может существовать в виде частиц.

9- Относительность

Эта теория включает в себя две теории Альберта Эйнштейна: специальную теорию относительности, которая применяется к элементарным частицам и их взаимодействиям, описывающая все физические явления, кроме гравитации, и общую теорию относительности, которая объясняет закон гравитации и его связь с другими силами природа.

Это применимо к космологической, астрофизической и астрономической сферам. Относительность изменила постулаты физики и астрономии в 20 веке, изгнав 200-летнюю теорию Ньютона.

Он представил такие концепции, как пространство-время как единое целое, относительность одновременности, кинематическое и гравитационное замедление времени и сжатие долготы.

В области физики он усовершенствовал науку об элементарных частицах и их фундаментальных взаимодействиях вместе с открытием ядерной эры.

Космология и астрофизика предсказали необычные астрономические явления, такие как нейтронные звезды, черные дыры и гравитационные волны.

10-Ядерная физика

Это область физики, изучающая атомное ядро, его взаимодействие с другими атомами и частицами, а также его составляющие.

11-Биофизика

Формально это раздел биологии, хотя он тесно связан с физикой, поскольку изучает биологию с помощью физических принципов и методов.

12-Астрофизика

Формально это раздел астрономии, хотя и тесно связанный с физикой, поскольку он изучает физику звезд, их состав, эволюцию и структуру.

13-Геофизика

Это раздел географии, хотя он тесно связан с физикой, поскольку изучает Землю с помощью методов и принципов физики.

Примеры исследований из каждой отрасли

1- Акустика: исследования UNAM

Лаборатория акустики кафедры физики факультета наук НАНАМ проводит специализированные исследования по разработке и внедрению методик, позволяющих изучать акустические явления.

Наиболее частые эксперименты включают разные среды с разными физическими структурами. Этими средами могут быть жидкости, аэродинамические трубы или сверхзвуковая струя.

В настоящее время в UNAM проводится расследование частотного спектра гитары в зависимости от того, где по ней ударили. Акустические сигналы, излучаемые дельфинами, также изучаются (Форгач, 2017).

2- Электричество и магнетизм: влияние магнитных полей в биологических системах

Окружной университет имени Франсиско Хосе Калдаса проводит исследования влияния магнитных полей на биологические системы. Все это для того, чтобы выявить все предыдущие исследования, проведенные по этому вопросу, и получить новые знания.

Исследования показывают, что магнитное поле Земли постоянно и динамично, с чередующимися периодами высокой и низкой интенсивности.

Они также говорят о видах, которые зависят от конфигурации этого магнитного поля для ориентации, таких как пчелы, муравьи, лосось, киты, акулы, дельфины, бабочки, черепахи и другие (Fuentes, 2004).

3- Механика: человеческое тело и невесомость

На протяжении более 50 лет НАСА проводило исследования воздействия невесомости на человеческий организм.

Эти исследования позволили многим астронавтам безопасно перемещаться по Луне или прожить более года на Международной космической станции.

Исследования НАСА анализируют механическое воздействие, которое невесомость оказывает на тело, с целью их уменьшения и обеспечения возможности отправки астронавтов в более отдаленные места Солнечной системы (Strickland & Crane, 2016).

4- Механика жидкости: эффект Лейденфроста

Эффект Лейденфроста - это явление, которое возникает, когда капля жидкости касается горячей поверхности при температуре выше, чем ее точка кипения.

Докторанты Льежского университета провели эксперимент, чтобы выяснить, как сила тяжести влияет на время испарения жидкости и ее поведение во время этого процесса.

Первоначально поверхность нагревалась и при необходимости наклонялась. Используемые капли воды отслеживались с помощью инфракрасного света, приводящего в действие серводвигатели каждый раз, когда они удалялись от центра поверхности (Research and Science, 2015).

5- Оптика: наблюдения Риттера

Иоганн Вильгельм Риттер был немецким фармацевтом и ученым, который провел множество медицинских и научных экспериментов. Среди его наиболее заметных достижений в области оптики - открытие ультрафиолетового света.

Риттер основал свое исследование на открытии инфракрасного света Уильямом Гершелем в 1800 году, тем самым определив, что существование невидимого света возможно, и провел эксперименты с хлоридом серебра и различными световыми лучами (Cool Cosmos, 2017) .

6- Термодинамика: термодинамическая солнечная энергия в Латинской Америке

Это исследование сосредоточено на изучении альтернативных источников энергии и тепла, таких как солнечная энергия, с основным интересом термодинамической проекции солнечной энергии как источника устойчивой энергии (Bernardelli, 201).

Для этого учебный документ разделен на пять категорий:

1- Солнечная радиация и распределение энергии на поверхности земли.

2- Использование солнечной энергии.

3- Предпосылки и эволюция использования солнечной энергии.

4- Термодинамические установки и типы.

5- Примеры из Бразилии, Чили и Мексики.

7- Космология: исследование темной энергии

Исследование темной энергии или Исследование темной энергии - это научное исследование, проведенное в 2015 году, основной целью которого было измерение крупномасштабной структуры Вселенной.

Благодаря этому исследованию спектр был открыт для многочисленных космологических исследований, которые стремятся определить количество темной материи, присутствующей в текущей Вселенной, и ее распределение.

С другой стороны, результаты, полученные с помощью DES, противоречат традиционным теориям о космосе, выпущенным после космической миссии Planck, финансируемой Европейским космическим агентством.

Это исследование подтвердило теорию о том, что в настоящее время Вселенная на 26% состоит из темной материи.

Были также разработаны карты позиционирования, которые точно измерили структуру 26 миллионов далеких галактик (Бернардо, 2017).

8- Квантовая механика: теория информации и квантовые вычисления

Это исследование направлено на изучение двух новых областей науки, таких как информация и квантовые вычисления. Обе теории лежат в основе развития телекоммуникаций и устройств обработки информации.

В этом исследовании представлено текущее состояние квантовых вычислений при поддержке достижений, достигнутых Группой квантовых вычислений (GQC) (Лопес), учреждением, занимающимся лекциями и генерированием знаний по этой теме на основе первых Постулаты Тьюринга о вычислениях.

9- Относительность: эксперимент Икара

Экспериментальные исследования Икара, проведенные в лаборатории Гран-Сассо, Италия, успокоили научный мир, подтвердив истинность теории относительности Эйнштейна.

В ходе этого исследования была измерена скорость семи нейтрино с помощью светового луча, предоставленного Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН), и был сделан вывод о том, что нейтрино не превышают скорость света, как это было сделано в прошлых экспериментах в той же лаборатории.

Эти результаты были противоположны результатам, полученным в предыдущих экспериментах ЦЕРНа, который в предыдущие годы пришел к выводу, что нейтрино перемещаются на 730 километров быстрее света.

По-видимому, ранее сделанный ЦЕРН вывод был связан с плохим соединением GPS во время проведения эксперимента (El Tiempo, 2012).

Ссылки

1. Чем классическая физика отличается от современной физики? Восстановлено на reference.com.
2. Электричество и магнетизм. Мир наук о Земле. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Получено с encyclopedia.com.
3. Механика. Восстановлено на wikipedia.org.
4. Динамика жидкости. Восстановлено на wikipedia.org.
5. Оптика. Определение. Восстановлено на dictionary.com.
6. Оптика. Энциклопедия науки и техники Макгроу-Хилла (5-е изд.). McGraw-Hill. 1993 г.
7. Оптика. Восстановлено на wikipedia.org.
8. Что такое термодинамика? Получено на grc.nasa.gov.
9. Эйнштейн А. (1916). Относительность: специальная и общая теория. Восстановлено на wikipedia.org.
10. Уилл, Клиффорд М (2010). «Относительность». Мультимедийная энциклопедия Гролье. Восстановлено на wikipedia.org.
11. Каковы доказательства Большого взрыва? Получено на astro.ucla.edu.
12. Планк раскрывает и почти идеальную Вселенную. Восстановлено на esa.int.