13 CABANG FIZIK KLASIK DAN MODEN - FIZIKAL

Di antara cabang-cabang fizik klasik dan moden kita dapat menonjolkan akustik, optik atau mekanik dalam bidang yang paling primitif, dan kosmologi, mekanik kuantum atau relativiti dalam bidang aplikasi yang lebih baru.

Fizik klasik menggambarkan teori yang dikembangkan sebelum tahun 1900, dan fizik moden peristiwa yang berlaku selepas tahun 1900. Fizik klasik membincangkan jirim dan tenaga, dalam skala makro, tanpa menyelidiki kajian kuantum yang lebih kompleks. fizik moden.

Max Planck, salah satu saintis terpenting dalam sejarah, menandakan berakhirnya fizik klasik dan permulaan fizik moden dengan mekanik kuantum.

Cabang fizik klasik

1- Akustik

Telinga adalah alat biologi yang unggul untuk menerima getaran gelombang tertentu dan menafsirkannya sebagai bunyi.

Akustik, yang berkaitan dengan kajian bunyi (gelombang mekanikal dalam gas, cecair dan pepejal), berkaitan dengan pengeluaran, kawalan, transmisi, penerimaan dan kesan bunyi.

Teknologi akustik merangkumi muzik, kajian fenomena geologi, atmosfera dan bawah air.

Psychoacoustics mengkaji kesan fizikal bunyi pada sistem biologi, sejak Pythagoras mendengar, untuk pertama kalinya, bunyi rentetan getaran dan palu memukul landasan pada abad ke-6 SM. Tetapi perkembangan yang paling mengejutkan dalam perubatan adalah teknologi ultrasound.

2- Elektrik dan Magnetisme

Tenaga elektrik dan daya tarikan berasal dari daya elektromagnetik tunggal. Elektromagnetisme adalah cabang sains fizikal yang menerangkan interaksi elektrik dan magnet.

Medan magnet dihasilkan oleh arus elektrik yang bergerak dan medan magnet dapat mendorong pergerakan cas (arus elektrik). Peraturan elektromagnetisme juga menjelaskan fenomena geomagnetik dan elektromagnetik, yang menerangkan bagaimana zarah atom yang bermuatan berinteraksi.

Dahulu, elektromagnetisme dialami berdasarkan kesan kilat dan sinaran elektromagnetik sebagai kesan cahaya.

Magnetisme telah lama digunakan sebagai instrumen asas untuk navigasi berpandu kompas.

Fenomena cas elektrik ketika rehat dikesan oleh orang Rom kuno, yang mengamati cara penyisiran yang digosok menarik zarah. Dalam konteks caj positif dan negatif, seperti caj menolak, dan caj berbeza menarik.

Anda mungkin berminat untuk mengetahui lebih lanjut mengenai topik ini dengan menemui 8 jenis gelombang elektromagnetik dan ciri-cirinya.

3- Mekanik

Ini berkaitan dengan tingkah laku tubuh fizikal, ketika mereka mengalami kekuatan atau anjakan, dan kesan selanjutnya dari tubuh di persekitarannya.

Pada awal modernisme, para saintis Jayam, Galileo, Kepler, dan Newton meletakkan dasar untuk apa yang sekarang dikenal sebagai mekanik klasik.

Sub-disiplin ini berkaitan dengan pergerakan daya pada objek dan zarah yang berada dalam keadaan rehat atau bergerak pada kelajuan yang jauh lebih perlahan daripada cahaya. Mekanik menerangkan sifat badan.

Istilah badan merangkumi zarah, proyektil, kapal angkasa, bintang, bahagian mesin, bahagian pepejal, bahagian cecair (gas dan cecair). Partikel adalah badan dengan struktur dalaman yang sedikit, diperlakukan sebagai titik matematik dalam mekanik klasik.

Tubuh kaku mempunyai ukuran dan bentuk, tetapi mempertahankan kesederhanaan yang hampir dengan partikel dan boleh menjadi semi-kaku (elastik, cairan).

4- Mekanik bendalir

Mekanik bendalir menerangkan aliran cecair dan gas. Dinamika bendalir adalah cabang dari mana subdisiplin seperti aerodinamik (kajian udara dan gas lain dalam gerakan) dan hidrodinamik (kajian cecair bergerak) muncul.

Dinamika bendalir digunakan secara meluas: untuk pengiraan daya dan momen di kapal terbang, penentuan jisim bendalir petroleum melalui saluran paip, selain ramalan corak cuaca, pemampatan nebula di pemodelan ruang antara bintang dan senjata nuklear.

Cabang ini menawarkan struktur sistematik yang merangkumi undang-undang empirikal dan separa empirikal yang berasal dari pengukuran aliran dan digunakan untuk menyelesaikan masalah praktikal.

Penyelesaian untuk masalah dinamika bendalir melibatkan pengiraan sifat bendalir, seperti halaju aliran, tekanan, ketumpatan, dan suhu, dan fungsi ruang dan waktu.

5- Optik

Optik berkaitan dengan sifat dan fenomena cahaya dan penglihatan yang kelihatan dan tidak dapat dilihat. Kaji tingkah laku dan sifat cahaya, termasuk interaksinya dengan jirim, selain membina instrumen yang sesuai.

Menjelaskan tingkah laku cahaya yang dapat dilihat, ultraviolet, dan inframerah. Oleh kerana cahaya adalah gelombang elektromagnetik, bentuk radiasi elektromagnetik lain seperti sinar-X, gelombang mikro, dan gelombang radio mempunyai sifat yang serupa.

Cabang ini relevan untuk banyak bidang berkaitan seperti astronomi, kejuruteraan, fotografi dan perubatan (oftalmologi dan optometri). Aplikasi praktikalnya terdapat dalam berbagai objek dan teknologi sehari-hari, termasuk cermin, lensa, teleskop, mikroskop, laser, dan serat optik.

6- Termodinamik

Cabang fizik yang mengkaji kesan kerja, haba, dan tenaga dalam sistem. Ia dilahirkan pada abad ke-19 dengan penampilan mesin wap. Ini hanya berkaitan dengan pemerhatian dan tindak balas berskala besar dari sistem yang dapat diperhatikan dan diukur.

Interaksi gas berskala kecil dijelaskan oleh teori kinetik gas. Kaedah saling melengkapi dan dijelaskan dari segi termodinamik atau teori kinetik.

Undang-undang termodinamik adalah:

Enthalpy Law : Menghubungkan pelbagai bentuk tenaga kinetik dan tenaga berpotensi, dalam sistem, dengan kerja yang dapat dilakukan oleh sistem, serta pemindahan haba.
Ini membawa kepada undang-undang kedua, dan kepada definisi pemboleh ubah negara lain yang disebut undang-undang entropi .
Undang- undang nol menentukan keseimbangan termodinamik skala besar, suhu berbanding dengan definisi skala kecil yang berkaitan dengan tenaga kinetik molekul.

Cabang fizik moden

7- Kosmologi

Ini adalah kajian mengenai struktur dan dinamika Alam Semesta pada skala yang lebih besar. Selidiki asal usul, struktur, evolusi dan tujuan akhir.

Kosmologi, sebagai sains, berasal dari prinsip Copernicus - benda langit mematuhi undang-undang fizikal yang serupa dengan peraturan Bumi - dan mekanik Newton, yang memungkinkan kita memahami undang-undang fizikal ini.

Kosmologi fizikal bermula pada tahun 1915 dengan pengembangan teori relativiti umum Einstein, diikuti oleh penemuan pemerhatian yang hebat pada tahun 1920-an.

Kemajuan dramatis dalam kosmologi pengamatan sejak tahun 1990-an, termasuk latar belakang gelombang mikro kosmik, supernova jauh, dan pemberontakan galaksi merah, menyebabkan pengembangan model kosmologi standard.

Model ini mematuhi kandungan sejumlah besar bahan gelap dan tenaga gelap yang terdapat di alam semesta, yang sifatnya belum dapat ditentukan dengan baik.

8- Mekanik Kuantum

Cabang fizik yang mengkaji tingkah laku jirim dan cahaya, pada skala atom dan subatom. Objektifnya adalah untuk menerangkan dan menjelaskan sifat molekul dan atom serta komponennya: elektron, proton, neutron dan zarah-zarah esoterik lain seperti quark dan gluon.

Sifat ini merangkumi interaksi zarah antara satu sama lain dan dengan sinaran elektromagnetik (cahaya, sinar-X, dan sinar gamma).

Beberapa saintis menyumbang kepada pembentukan tiga prinsip revolusi yang secara beransur-ansur mendapat penerimaan dan pengesahan eksperimen antara tahun 1900 dan 1930.

Harta yang diukur . Kedudukan, kelajuan, dan warna kadang-kadang hanya dapat terjadi dalam jumlah tertentu (seperti mengklik nombor dengan nombor). Ini berbeza dengan konsep mekanik klasik, yang mengatakan bahawa sifat seperti itu mesti ada pada spektrum yang berterusan dan berterusan. Untuk menerangkan idea bahawa beberapa sifat mengklik, saintis mencipta kata kerja mengukur.
Zarah cahaya . Para saintis membantah eksperimen selama 200 tahun dengan menyatakan bahawa cahaya dapat bertindak seperti zarah dan tidak selalu "seperti gelombang / gelombang di sebuah tasik."
Gelombang jirim . Perkara juga boleh berlaku seperti gelombang. Ini ditunjukkan oleh eksperimen selama 30 tahun yang menegaskan bahawa jirim (seperti elektron) boleh wujud sebagai zarah.

9- Relativiti

Teori ini merangkumi dua teori Albert Einstein: relativiti khas, yang berlaku untuk zarah unsur dan interaksinya - menerangkan semua fenomena fizikal kecuali graviti- dan relativiti umum yang menjelaskan hukum graviti dan hubungannya dengan kekuatan lain alam semula jadi.

Ini berlaku untuk dunia kosmologi, astrofizik, dan astronomi. Relativiti mengubah postulat fizik dan astronomi pada abad ke-20, membuang 200 tahun teori Newton.

Dia memperkenalkan konsep seperti ruang masa sebagai entiti bersatu, relativiti serentak, pelebaran kinematik dan graviti masa, dan penguncupan garis bujur.

Dalam bidang fizik, dia meningkatkan ilmu zarah unsur dan interaksi asasnya, bersama dengan perasmian era nuklear.

Kosmologi dan astrofizik meramalkan fenomena astronomi luar biasa seperti bintang neutron, lubang hitam, dan gelombang graviti.

10-Fizik nuklear

Ia adalah bidang fizik yang mengkaji inti atom, interaksinya dengan atom dan zarah lain, dan konstituennya.

11-Biofizik

Secara formal, ia adalah cabang biologi, walaupun berkaitan erat dengan fizik, kerana mempelajari biologi dengan prinsip dan kaedah fizikal.

12-Astrofizik

Secara formal, ia adalah cabang astronomi, walaupun berkait rapat dengan fizik, kerana ia mengkaji fizik bintang, komposisi, evolusi dan strukturnya.

13-Geofizik

Ini adalah cabang geografi, walaupun berkaitan erat dengan fizik, kerana ia mempelajari Bumi dengan kaedah dan prinsip fizik.

Contoh kajian dari setiap cawangan

1- Akustik: Penyelidikan UNAM

Makmal akustik Jabatan Fizik Fakulti Sains UNAM melakukan penyelidikan khusus dalam pengembangan dan pelaksanaan teknik yang memungkinkan mempelajari fenomena akustik.

Eksperimen yang paling biasa merangkumi media yang berbeza dengan struktur fizikal yang berbeza. Media ini dapat berupa cairan, terowong angin, atau penggunaan jet supersonik.

Siasatan yang sedang dilakukan di UNAM adalah spektrum frekuensi gitar, bergantung pada tempat ia dipukul. Isyarat akustik yang dipancarkan oleh ikan lumba-lumba juga sedang dikaji (Forgach, 2017).

2- Elektrik dan daya tarikan: kesan medan magnet dalam sistem biologi

Universiti Daerah Francisco José Caldas melakukan penyelidikan mengenai pengaruh medan magnet pada sistem biologi. Semua ini untuk mengenal pasti semua penyelidikan sebelumnya yang telah dilakukan mengenai perkara ini dan untuk mengeluarkan pengetahuan baru.

Penyelidikan menunjukkan bahawa medan magnet Bumi kekal dan dinamik, dengan tempoh bergantian dengan intensiti tinggi dan rendah.

Mereka juga membincangkan spesies yang bergantung pada konfigurasi medan magnet ini untuk mengorientasikan diri mereka, seperti lebah, semut, salmon, ikan paus, hiu, ikan lumba-lumba, kupu-kupu, penyu, antara lain (Fuentes, 2004).

3- Mekanik: badan manusia dan graviti sifar

Selama lebih dari 50 tahun, NASA telah menjalankan penyelidikan mengenai kesan graviti sifar pada tubuh manusia.

Penyelidikan ini telah membolehkan banyak angkasawan bergerak dengan selamat di Bulan, atau tinggal lebih dari satu tahun di Stesen Angkasa Antarabangsa.

Penyelidikan NASA menganalisis kesan mekanikal yang ada pada graviti sifar pada tubuh, dengan tujuan mengurangkannya dan memastikan angkasawan dapat dihantar ke tempat yang lebih terpencil di sistem suria (Strickland & Crane, 2016).

4- Mekanik bendalir: Kesan Leidenfrost

Kesan Leidenfrost adalah fenomena yang berlaku ketika setetes cairan menyentuh permukaan panas, pada suhu yang lebih tinggi daripada titik didihnya.

Pelajar kedoktoran di University of Liège membuat eksperimen untuk mengetahui kesan graviti pada masa penyejatan cecair, dan tingkah lakunya semasa proses ini.

Permukaannya pada awalnya dipanaskan dan landai apabila perlu. Titisan air yang digunakan dilacak dengan menggunakan cahaya inframerah, mengaktifkan motor servo setiap kali mereka bergerak jauh dari pusat permukaan (Research and Science, 2015).

5- Optik: Pemerhatian Ritter

Johann Wilhelm Ritter adalah seorang ahli farmasi dan saintis Jerman, yang melakukan banyak eksperimen perubatan dan saintifik. Antara sumbangannya yang paling terkenal dalam bidang optik ialah penemuan sinar ultraviolet.

Ritter berdasarkan penyelidikannya pada penemuan cahaya inframerah oleh William Herschel pada tahun 1800, sehingga menentukan bahawa kewujudan lampu yang tidak dapat dilihat adalah mungkin dan melakukan eksperimen dengan perak klorida dan balok cahaya yang berbeza (Cool Cosmos, 2017) .

6- Termodinamik: tenaga suria termodinamik di Amerika Latin

Penyelidikan ini memfokuskan pada kajian sumber tenaga dan haba alternatif, seperti tenaga suria, yang mempunyai kepentingan utama unjuran termodinamik tenaga suria sebagai sumber tenaga lestari (Bernardelli, 201).

Untuk tujuan ini, dokumen kajian dibahagikan kepada lima kategori:

1- Pengedaran sinaran dan tenaga suria di permukaan bumi.

2- Penggunaan tenaga suria.

3- Latar belakang dan evolusi penggunaan tenaga suria.

4- Pemasangan dan jenis termodinamik.

5- Kajian kes di Brazil, Chile dan Mexico.

7- Kosmologi: Kajian Tenaga Gelap

Survey on Dark Energy atau Dark Energy Survey, adalah kajian ilmiah yang dilakukan pada tahun 2015, yang tujuan utamanya adalah untuk mengukur struktur alam semesta berskala besar.

Dengan penyelidikan ini, spektrum dibuka untuk banyak penyelidikan kosmologi, yang bertujuan untuk menentukan jumlah bahan gelap yang ada di alam semesta semasa dan penyebarannya.

Sebaliknya, hasil yang dihasilkan oleh DES berbeza dengan teori tradisional tentang kosmos, yang dikeluarkan setelah misi ruang angkasa Planck, yang dibiayai oleh Agensi Angkasa Eropah.

Penyelidikan ini mengesahkan teori bahawa alam semesta kini terdiri daripada 26% bahan gelap.

Peta kedudukan juga dikembangkan yang mengukur struktur 26 juta galaksi yang jauh (Bernardo, 2017).

8- Mekanika kuantum: teori maklumat dan pengkomputeran kuantum

Penyelidikan ini bertujuan untuk menyelidiki dua bidang sains baru, seperti maklumat dan pengkomputeran kuantum. Kedua-dua teori ini adalah asas kepada kemajuan peranti telekomunikasi dan pemprosesan maklumat.

Kajian ini menunjukkan keadaan pengkomputeran kuantum terkini, yang disokong oleh kemajuan yang dibuat oleh Group of Quantum Computation (GQC) (López), sebuah institusi yang didedikasikan untuk memberi ceramah dan menjana pengetahuan mengenai perkara ini, berdasarkan yang pertama Postulat Turing mengenai pengkomputeran.

9- Relativiti: Eksperimen Icarus

Penyelidikan eksperimental Icarus, yang dilakukan di makmal Gran Sasso, Itali, memberikan jaminan kepada dunia saintifik dengan mengesahkan bahawa teori relativiti Einstein adalah benar.

Penyelidikan ini mengukur kelajuan tujuh neutrino dengan sinar yang disediakan oleh Pusat Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN), menyimpulkan bahawa neutrino tidak melebihi kelajuan cahaya, seperti yang telah disimpulkan dalam eksperimen masa lalu dari makmal yang sama.

Hasil ini bertentangan dengan hasil yang diperoleh dalam eksperimen sebelumnya oleh CERN, yang pada tahun-tahun sebelumnya telah menyimpulkan bahawa neutrino menempuh jarak 730 kilometer lebih cepat daripada cahaya.

Nampaknya, kesimpulan yang sebelumnya diberikan oleh CERN adalah disebabkan oleh sambungan GPS yang buruk pada saat eksperimen dilakukan (El tiempo, 2012).

Rujukan

Bagaimana perbezaan fizik klasik dengan fizik moden? Dipulihkan di referensi.com.
Elektrik dan daya tarikan. Dunia Sains Bumi. Hak Cipta 2003, The Gale Group, Inc. Diperoleh di ensiklopedia.com.
Mekanik. Dipulihkan di wikipedia.org.
Dinamika Bendalir. Dipulihkan di wikipedia.org.
Optik. Definisi. Dipulihkan di kamus.com.
Optik. Ensiklopedia Sains dan Teknologi McGraw-Hill (Edisi Ke-5). McGraw-Hill. 1993.
Optik. Dipulihkan di wikipedia.org.
Apa itu termodinamik? Dipulihkan di grc.nasa.gov.
Einstein A. (1916). Relativiti: Teori Khas dan Umum. Dipulihkan di wikipedia.org.
Will, Clifford M (2010). "Relativiti". Ensiklopedia Multimedia Grolier. Dipulihkan di wikipedia.org.
Apakah bukti untuk Big Bang? Dipulihkan di astro.ucla.edu.
Planck mengungkap dan alam semesta yang hampir sempurna. Dipulihkan dalam esa.int.

13 CABANG FIZIK KLASIK DAN MODEN - FIZIKAL - 2026