13-ТЕ КЛОНА НА КЛАСИЧЕСКАТА И СЪВРЕМЕННАТА ФИЗИКА - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Сред клоновете на класическата и съвременната физика можем да изтъкнем акустиката, оптиката или механиката в най-примитивната област, а космологията, квантовата механика или относителността в тези с по-ново приложение.

Класическата физика описва теориите, разработени преди 1900 г., а съвременната физика събитията, настъпили след 1900 г. Класическата физика се занимава с материя и енергия в макромащаб, без да се задълбочава в по-сложните изследвания на квантите. на съвременната физика.

Макс Планк, един от най-важните учени в историята, бележи края на класическата физика и началото на съвременната физика с квантовата механика.

Клонове на класическата физика

1- Акустика

Ухото е биологичният инструмент par excellence да получава определени вълнови вибрации и да ги интерпретира като звук.

Акустиката, която се занимава с изучаването на звука (механични вълни в газове, течности и твърди вещества), е свързана с производството, контрола, предаването, приемането и ефектите на звука.

Акустичната технология включва музика, изучаване на геоложки, атмосферни и подводни явления.

Психоакустика изучава физическото въздействие на звука върху биологичните системи, налице от момента, в който Питагор чува за първи път звуците на вибриращи струни и чукове, удрящи наковалнята през 6 век пр.н.е. Но най-шокиращото развитие в медицината е ултразвуковата технология.

2- Електричество и магнетизъм

Електричеството и магнетизмът идват от една-единствена електромагнитна сила. Електромагнетизмът е клон на физическата наука, който описва взаимодействията на електричеството и магнетизма.

Магнитното поле се създава от движещ се електрически ток, а магнитното поле може да индуцира движението на заряди (електрически ток). Правилата на електромагнетизма обясняват и геомагнитните и електромагнитните явления, описвайки взаимодействието на заредените частици на атомите.

По-рано електромагнетизмът е бил изпитван въз основа на ефектите от мълнии и електромагнитно излъчване като светлинен ефект.

Магнетизмът отдавна се използва като основен инструмент за навигация с компас.

Явлението електрически заряди в покой е открито от древните римляни, които са наблюдавали начина, по който разтрит гребен привлича частици. В контекста на положителните и отрицателните заряди, като таксите се отблъскват и различните такси привличат.

Може да ви е интересно да научите повече за тази тема, като откриете 8-те типа електромагнитни вълни и техните характеристики.

3- Механика

Той е свързан с поведението на физическите тела, когато те са подложени на сили или премествания и последващите ефекти на телата в тяхната среда.

В зората на модернизма учените Джаям, Галилео, Кеплер и Нютон положиха основите на това, което днес е известно като класическа механика.

Тази поддисциплина се занимава с движението на сили върху предмети и частици, които са в покой или се движат със скорост, значително по-малка от тази на светлината. Механиката описва естеството на телата.

Терминът тяло включва частици, снаряди, космически кораби, звезди, части от машини, части от твърди частици, части от течности (газове и течности). Частиците са тела с малка вътрешна структура, третирани като математически точки в класическата механика.

Твърдите тела имат размер и форма, но запазват простота, близка до тази на частицата и могат да бъдат полутвърди (еластични, течни).

4- Механика на течностите

Механиката на течностите описва потока на течности и газове. Динамиката на течностите е отрасълът, от който възникват поддисциплини като аеродинамика (изучаване на въздух и други газове в движение) и хидродинамика (изследване на течности в движение).

Динамиката на флуидите се прилага широко: за изчисляване на силите и моментите в самолетите, определянето на масата на петролната течност през тръбопроводите, в допълнение към прогнозата на метеорологичните модели, компресирането на мъглявините в моделиране на междузвездно пространство и делене на ядрени оръжия.

Този клон предлага систематична структура, която обхваща емпирични и полуемпирични закони, получени от измерването на потока и използвани за решаване на практически проблеми.

Решението на проблема с динамиката на течността включва изчисляване на свойствата на течността, като скорост на потока, налягане, плътност и температура и функции на пространството и времето.

5- Оптика

Оптиката се занимава със свойствата и явленията на видимата и невидимата светлина и зрение. Проучете поведението и свойствата на светлината, включително нейните взаимодействия с материята, в допълнение към изграждането на подходящи инструменти.

Описва поведението на видима, ултравиолетова и инфрачервена светлина. Тъй като светлината е електромагнитна вълна, други форми на електромагнитно излъчване като рентгенови лъчи, микровълни и радиовълни имат подобни свойства.

Този клон е от значение за много сродни дисциплини като астрономия, инженерство, фотография и медицина (офталмология и оптометрия). Практическото му приложение се намира в различни ежедневни предмети и технологии, включително огледала, лещи, телескопи, микроскопи, лазери и оптични влакна.

6- Термодинамика

Клон на физиката, който изучава ефектите на работа, топлина и енергия в една система. Той е роден през 19 век с появата на парната машина. Той се занимава само с широкомащабното наблюдение и реакция на наблюдаема и измерима система.

Малкомащабните газови взаимодействия са описани от кинетичната теория на газовете. Методите се допълват взаимно и се обясняват от термодинамика или от кинетична теория.

Законите на термодинамиката са:

• Закон за енталпията: Свързва различните форми на кинетична и потенциална енергия в системата с работата, която системата може да върши, плюс прехвърлянето на топлина.
• Това води до втория закон и до определянето на друга променлива на състоянието, наречена закон на ентропията.
• В нулевия закона определя мащабна термодинамично равновесие, на температура за разлика от определението за малък мащаб, свързани с кинетичната енергия на молекулите.

Клонове на съвременната физика

7- Космология

Това е изучаването на структурите и динамиката на Вселената в по-голям мащаб. Изследвайте неговия произход, структура, еволюция и крайно местоназначение.

Космологията като наука е възникнала с принципа на Коперник - небесните тела се подчиняват на физически закони, идентични на тези на Земята - и на нютоновата механика, което ни позволи да разберем тези физически закони.

Физическата космология започва през 1915 г. с развитието на общата теория на относителността на Айнщайн, последвана от големи наблюдателни открития през 20-те години.

Драматичният напредък в наблюдателната космология след 90-те години, включително космическият микровълнов фон, далечните свръхнови и въстанията на червено изместване на галактиката, доведе до разработването на стандартен модел на космологията.

Този модел се придържа към съдържанието на големи количества тъмна материя и тъмни енергии, съдържащи се във Вселената, чиято природа все още не е добре дефинирана.

8- Квантова механика

Клон на физиката, който изучава поведението на материята и светлината, в атомната и субатомната скала. Целта му е да опише и обясни свойствата на молекулите и атомите и техните компоненти: електрони, протони, неутрони и други по-езотерични частици като кварки и глюони.

Тези свойства включват взаимодействието на частиците помежду си и с електромагнитното излъчване (светлина, рентгенови лъчи и гама лъчи).

Множество учени допринесоха за установяването на три революционни принципа, които постепенно получиха приемане и експериментална проверка между 1900 и 1930 година.

• Количествени свойства. Позицията, скоростта и цветът понякога могат да се появяват само в определени количества (като щракване номер по номер). Това е в контраст с концепцията на класическата механика, която казва, че такива свойства трябва да съществуват в плосък, непрекъснат спектър. За да опишат идеята, че някои свойства кликват, учените въвели количеството на глагола.
• Леки частици. Учените опровергаха 200 години експерименти, постулирайки, че светлината може да се държи като частица и не винаги „като вълни / вълни в езеро“.
• Вълни от материя. Материята също може да се държи като вълна. Това се доказва от 30 години експерименти, които потвърждават, че материята (като електроните) може да съществува като частици.

9- Относителност

Тази теория обхваща две теории на Алберт Айнщайн: специална относителност, която се прилага за елементарни частици и техните взаимодействия - описва всички физически явления с изключение на гравитацията - и обща относителност, която обяснява закона на гравитацията и връзката й с други сили на природата.

Прилага се в областта на космологията, астрофизиката и астрономията. Относителността трансформира постулатите на физиката и астрономията през 20-ти век, прогонвайки 200 години Нютонова теория.

Той въведе понятия като пространствено време като единно цяло, относителност на едновременност, кинематично и гравитационно разширяване на времето и съкращение на дължината.

В областта на физиката той усъвършенства науката за елементарните частици и техните фундаментални взаимодействия, заедно с откриването на ядрената ера.

Космологията и астрофизиката предсказаха извънредни астрономически явления като неутронни звезди, черни дупки и гравитационни вълни.

10-ядрена физика

Това е поле на физиката, което изучава атомното ядро, взаимодействията му с други атоми и частици и неговите съставки.

11-биофизика

Формално това е клон на биологията, въпреки че е тясно свързан с физиката, тъй като изучава биологията с физически принципи и методи.

12-астрофизика

Формално това е клон на астрономията, макар и тясно свързан с физиката, тъй като изучава физиката на звездите, техния състав, еволюция и структура.

13-геофизика

Това е клон на географията, въпреки че е тясно свързан с физиката, тъй като изучава Земята с методите и принципите на физиката.

Примери за изследване от всеки отрасъл

1- Акустика: UNAM изследвания

Акустичната лаборатория на Катедрата по физика на Факултета на науките на УНСМ провежда специализирани изследвания в разработването и прилагането на техники, които позволяват изучаване на акустични явления.

Най-често срещаните експерименти включват различни среди с различни физически структури. Тези среди могат да бъдат течности, вятърни тунели или използване на свръхзвуков струя.

Разследване, което в момента се провежда в UNAM, е честотният спектър на китара, в зависимост от това къде е ударен. Акустичните сигнали, излъчвани от делфини, също се изучават (Forgach, 2017).

2- Електричество и магнетизъм: ефект на магнитните полета в биологичните системи

Районният университет Франсиско Хосе Калдас провежда изследване на ефекта на магнитните полета върху биологичните системи. Всичко това, за да се идентифицират всички предишни изследвания, направени по темата и да се издадат нови знания.

Изследванията показват, че магнитното поле на Земята е постоянно и динамично, с редуващи се периоди с висока и ниска интензивност.

Те също говорят за видовете, които зависят от конфигурацията на това магнитно поле, за да се ориентират, като пчели, мравки, сьомга, китове, акули, делфини, пеперуди, костенурки, между другото (Fuentes, 2004).

3- Механика: човешко тяло и нулева гравитация

Повече от 50 години НАСА провежда изследвания за въздействието на нулевата гравитация върху човешкото тяло.

Тези проучвания позволиха на много астронавти да се придвижват безопасно на Луната или да живеят повече от година на Международната космическа станция.

Изследванията на НАСА анализират механичните ефекти, които нулевата гравитация оказва върху тялото, с цел да ги намали и да се гарантира, че астронавтите могат да бъдат изпращани до по-отдалечени места в Слънчевата система (Strickland & Crane, 2016).

4- Механика на течностите: ефект на Leidenfrost

Ефектът от Leidenfrost е явление, което се случва, когато капка течност докосне гореща повърхност, при температура, по-висока от точката на кипене.

Докторантите от университета в Лиеж създадоха експеримент, за да открият влиянието на гравитацията върху времето на изпаряване на течност и нейното поведение по време на този процес.

Първоначално повърхността се нагрява и наклонява, когато е необходимо. Използваните капчици вода се проследяват с помощта на инфрачервена светлина, активиращи серводвигатели всеки път, когато се отдалечават от центъра на повърхността (Research and Science, 2015).

5- Оптика: наблюдения на Ритер

Йохан Вилхелм Ритер е немски фармацевт и учен, който провежда множество медицински и научни експерименти. Сред най-забележителните му приноси в областта на оптиката е откриването на ултравиолетова светлина.

Ритер основава своите изследвания на откриването на инфрачервена светлина от Уилям Хершел през 1800 г., като по този начин определя, че съществуването на невидими светлини е възможно и провежда експерименти със сребърен хлорид и различни светлинни лъчи (Cool Cosmos, 2017),

6- Термодинамика: термодинамична слънчева енергия в Латинска Америка

Това изследване се фокусира върху изучаването на алтернативни източници на енергия и топлина, като слънчева енергия, като основен интерес има термодинамичната проекция на слънчевата енергия като източник на устойчива енергия (Bernardelli, 201).

За тази цел учебният документ е разделен на пет категории:

1- Соларно излъчване и разпределение на енергията върху земната повърхност.

2- Използване на слънчевата енергия.

3- Предистория и еволюция на използването на слънчевата енергия.

4- Термодинамични инсталации и видове.

5- Казуси в Бразилия, Чили и Мексико.

7- Космология: Проучване на тъмната енергия

Проучването върху тъмната енергия или изследването на тъмната енергия беше научно проучване, проведено през 2015 г., чиято основна цел беше да измерва мащабната структура на Вселената.

С това разследване спектърът беше отворен за множество космологични проучвания, които се стремят да определят количеството тъмна материя, присъстващо в сегашната Вселена и нейното разпространение.

От друга страна, получените от DES резултати противоречат на традиционните теории за Космоса, издадени след космическата мисия Planck, финансирана от Европейската космическа агенция.

Това изследване потвърди теорията, че вселената в момента е съставена от 26% тъмна материя.

Разработени са и карти за позициониране, които прецизно измерват структурата на 26 милиона далечни галактики (Bernardo, 2017).

8- Квантова механика: теория на информацията и квантови изчисления

Това изследване има за цел да проучи две нови области на науката, като информация и квантови изчисления. И двете теории са основни за развитието на телекомуникационните устройства и устройствата за обработка на информация.

Това проучване представя настоящото състояние на квантовите изчисления, подкрепено от напредъка на Групата за квантови изчисления (GQC) (Лопес), институция, посветена на провеждане на разговори и генериране на знания по темата, базирана на първото Постулатите на Тюринг относно изчислителната техника.

9- Относителност: експеримент с Икар

Експерименталното изследване на Икар, проведено в лабораторията на Гран Сасо, Италия, донесе успокоение на научния свят, като потвърди, че теорията на относителността на Айнщайн е вярна.

Това изследване измерва скоростта на седем неутрино със светлинен лъч, предоставен от Европейския център за ядрени изследвания (CERN), заключавайки, че неутрино не надвишава скоростта на светлината, както беше заключено в минали експерименти от същата лаборатория.

Тези резултати бяха противоположни на тези, получени в предишни експерименти на CERN, който в предишни години стигна до заключението, че неутрино са изминали 730 километра по-бързо от светлината.

Очевидно заключението, дадено по-рано от CERN, се дължи на лоша GPS връзка по време на извършването на експеримента (El tiempo, 2012).

Препратки

1. По какво се различава класическата физика от съвременната физика? Възстановено на reference.com.
2. Електричество и магнетизъм. Светът на науката за Земята. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Извлечено на encyclopedia.com.
3. Механика. Възстановено на wikipedia.org.
4. Динамика на течностите. Възстановено на wikipedia.org.
5. Оптика. Определение. Възстановено в dictionary.com.
6. Оптика. Енциклопедия на науката и технологиите на McGraw-Hill (5-то изд.). McGraw-Hill. 1,993.
7. Оптика. Възстановено на wikipedia.org.
8. Какво е термодинамика? Възстановени в grc.nasa.gov.
9. Айнщайн А. (1916). Относителност: Специалната и общата теория. Възстановено на wikipedia.org.
10. Уил, Клифърд М (2010). "Относителността". Мултимедийна енциклопедия на Grolier. Възстановено на wikipedia.org.
11. Какви са доказателствата за Големия взрив? Възстановен на astro.ucla.edu.
12. Планк разкрива и почти перфектна вселена. Възстановена в esa.int.