Die 9 Zweige der klassischen und modernen Physik

Unter den Zweige der klassischen und modernen Physik Wir können Akustik, Optik oder Mechanik auf dem primitivsten Gebiet und Kosmologie, Quantenmechanik oder Relativitätstheorie in den neuesten Anwendungen hervorheben.

Die klassische Physik beschreibt Theorien, die vor 1900 entwickelt wurden, und die moderne Physik die Ereignisse, die nach 1900 stattfanden. Die klassische Physik befasst sich mit Materie und Energie auf einer Makroskala, ohne auf die komplexeren Studien von Quanten, Subjekt, einzugehen der modernen Physik.

Max Planck, einer der bedeutendsten Wissenschaftler der Geschichte, markierte das Ende der klassischen Physik und den Beginn der modernen Physik mit der Quantenmechanik.

Zweige der klassischen Physik

1- Akustik

Das Ohr ist das biologische Instrument par excellence, um bestimmte Wellenvibrationen zu empfangen und als Klang zu interpretieren.

Akustik, die sich mit der Untersuchung von Schall befasst (mechanische Wellen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern), ist mit der Produktion, Kontrolle, Übertragung, Empfang und Wirkung von Schall verbunden.

Die akustische Technologie umfasst Musik, das Studium von geologischen, atmosphärischen und Unterwasserphänomenen.

Die Psychoakustik untersucht die physikalischen Wirkungen des Schalls in biologischen Systemen, da Pythagoras zum ersten Mal die Klänge vibrierender Saiten und Hämmer hörte, die im sechsten Jahrhundert v. Chr. Auf die Ambosse trafen. C. Aber die beeindruckendste Entwicklung in der Medizin ist die Ultraschalltechnologie.

2- Elektrizität und Magnetismus

Elektrizität und Magnetismus kommen von einer einzigen elektromagnetischen Kraft. Der Elektromagnetismus ist ein Zweig der Naturwissenschaft, der die Wechselwirkungen von Elektrizität und Magnetismus beschreibt.

Das Magnetfeld wird durch einen elektrischen Strom in Bewegung erzeugt und ein Magnetfeld kann die Bewegung von Ladungen (elektrischer Strom) induzieren. Die Regeln des Elektromagnetismus erklären auch geomagnetische und elektromagnetische Phänomene und beschreiben, wie die geladenen Teilchen von Atomen interagieren.

In der Vergangenheit wurde der Elektromagnetismus auf der Grundlage der Auswirkungen von Blitz und elektromagnetischer Strahlung als Lichteffekt erfahren.

Der Magnetismus wurde lange Zeit als grundlegendes Navigationsinstrument mit Kompassführung verwendet.

Das Phänomen der elektrischen Ladungen im Ruhezustand wurde von den alten Römern entdeckt, die beobachteten, wie ein geriebener Kamm Partikel anzog. Im Zusammenhang mit positiven und negativen Gebühren stoßen sich gleiche Gebühren gegenseitig ab, und unterschiedliche Gebühren ziehen sich an.

Sie könnten daran interessiert sein, mehr über dieses Thema zu erfahren, indem Sie die 8 Arten von elektromagnetischen Wellen und ihre Eigenschaften entdecken.

3-Mechanik

Es ist verwandt mit dem Verhalten von physischen Körpern, wenn sie Kräften oder Verschiebungen ausgesetzt sind, und den nachfolgenden Auswirkungen von Körpern in ihrer Umgebung.

Zu Beginn der Moderne legten die Wissenschaftler Jayam, Galileo, Kepler und Newton den Grundstein für das, was heute als klassische Mechanik bekannt ist.

Diese Teildisziplin befasst sich mit der Bewegung von Kräften auf Objekte und Partikel, die sich in Ruhe befinden oder sich mit Geschwindigkeiten bewegen, die deutlich niedriger als die von Licht sind. Mechanik beschreibt die Natur von Körpern.

Der Begriff Körper umfasst Teilchen, Projektile, Raumfahrzeuge, Sterne, Teile von Maschinen, Teile von Festkörpern, Teile von Flüssigkeiten (Gase und Flüssigkeiten). Die Teilchen sind Körper mit geringer innerer Struktur, die in der klassischen Mechanik als mathematische Punkte behandelt werden.

Starre Körper haben Größe und Form, behalten aber eine Einfachheit nahe der des Partikels und können halbstarr (elastisch, flüssig) sein.

4- Mechanik der Flüssigkeiten

Die Strömungsmechanik beschreibt den Fluss von Flüssigkeiten und Gasen. Die Fluiddynamik ist der Zweig, aus dem Teildisziplinen hervorgehen, wie die Aerodynamik (die Untersuchung von Luft und anderen Gasen in Bewegung) und die Hydrodynamik (das Studium bewegter Flüssigkeiten).

Fluiddynamik ist weit verbreitet: für die Berechnung von Kräften und Momenten in Flugzeugen, die Bestimmung der Masse der Ölflüssigkeit durch die Pipelines, zusätzlich zu der Vorhersage von Wettermustern, die Kompression von Nebeln in der interstellarer Raum und die Modellierung der Kernspaltung.

Dieser Zweig bietet eine systematische Struktur, die empirische und semi-empirische Gesetze umfasst, die aus der Messung der Strömung abgeleitet werden und zur Lösung praktischer Probleme verwendet werden.

Die Lösung eines fluiddynamischen Problems beinhaltet die Berechnung von Fluideigenschaften, wie Strömungsgeschwindigkeit, Druck, Dichte und Temperatur sowie Funktionen von Raum und Zeit.

5- Optik

Die Optik beschäftigt sich mit den Eigenschaften und Phänomenen von sichtbarem und unsichtbarem Licht und Sehen. Studieren Sie das Verhalten und die Eigenschaften von Licht, einschließlich seiner Wechselwirkungen mit Materie, zusätzlich zum Aufbau geeigneter Instrumente.

Beschreiben Sie das Verhalten von sichtbarem, ultraviolettem und infrarotem Licht.Da Licht eine elektromagnetische Welle ist, haben andere Formen von elektromagnetischer Strahlung wie Röntgenstrahlen, Mikrowellen und Radiowellen ähnliche Eigenschaften.

Dieser Zweig ist für viele verwandte Disziplinen wie Astronomie, Ingenieurwesen, Fotografie und Medizin (Augenheilkunde und Optometrie) relevant. Seine praktischen Anwendungen finden sich in einer Vielzahl von Technologien und Alltagsgegenständen wie Spiegeln, Linsen, Teleskopen, Mikroskopen, Lasern und Lichtwellenleitern.

6- Thermodynamik

Zweig der Physik, der die Auswirkungen von Arbeit, Wärme und Energie eines Systems untersucht. Es wurde im 19. Jahrhundert mit dem Aussehen der Dampfmaschine geboren. Es befasst sich nur mit der Beobachtung und Reaktion eines beobachtbaren und messbaren Systems in großem Maßstab.

Gaswechselwirkungen im kleinen Maßstab werden durch die kinetische Gastheorie beschrieben. Die Methoden ergänzen sich und werden thermodynamisch oder kinetisch erklärt.

Die Gesetze der Thermodynamik sind:

• Enthalpiegesetz: bezieht die verschiedenen Formen kinetischer und potentieller Energie in einem System mit der Arbeit, die das System leisten kann, und der Übertragung von Wärme in Beziehung.
• Dies führt zum zweiten Gesetz und zur Definition einer anderen Zustandsvariablen Entropiegesetz.
• Die nulltes Gesetz definiert das thermodynamische Gleichgewicht der Temperatur im großen Maßstab im Gegensatz zu der kleinskaligen Definition, die sich auf die kinetische Energie von Molekülen bezieht.

Zweige der modernen Physik

7 - Kosmologie

Es ist das Studium der Strukturen und Dynamiken des Universums in einem größeren Maßstab. Untersuche seine Herkunft, Struktur, Entwicklung und sein endgültiges Ziel.

Die Kosmologie als eine Wissenschaft entstand mit dem Kopernikus-Prinzip - Himmelskörper gehorchen physikalischen Gesetzen, die mit denen der Erde identisch sind - und der Newtonschen Mechanik, die uns erlaubte, diese physikalischen Gesetze zu verstehen.

Physikalische Kosmologie begann im Jahr 1915 mit der Entwicklung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, gefolgt von bedeutenden Beobachtungsentdeckungen in den 1920er Jahren.

Dramatische Fortschritte in der beobachtenden Kosmologie seit den 1990er Jahren, einschließlich des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, entfernter Supernovae und Rotverschiebungen in der Galaxie, führten zur Entwicklung eines Standardmodells der Kosmologie.

Dieses Modell hält sich an den Inhalt großer Mengen dunkler Materie und dunkler Energien, die im Universum enthalten sind, dessen Natur noch nicht klar definiert ist.

8- Quantenmechanik

Zweig der Physik, der das Verhalten von Materie und Licht auf atomarer und subatomarer Ebene untersucht. Sein Ziel ist es, die Eigenschaften von Molekülen und Atomen und deren Komponenten zu beschreiben und zu erklären: Elektronen, Protonen, Neutronen und andere esoterische Teilchen wie Quarks und Gluonen.

Diese Eigenschaften umfassen die Wechselwirkungen der Teilchen untereinander und mit elektromagnetischer Strahlung (Licht, Röntgen- und Gammastrahlen).

Mehrere Wissenschaftler trugen zur Etablierung dreier revolutionärer Prinzipien bei, die zwischen 1900 und 1930 allmählich Akzeptanz und experimentelle Verifikation fanden.

• Quantifizierte Eigenschaften. Position, Geschwindigkeit und Farbe können manchmal nur in bestimmten Mengen auftreten (z. B. durch Klicken auf Zahl nach Zahl). Dies steht im Gegensatz zu dem Konzept der klassischen Mechanik, wonach solche Eigenschaften in einem flachen und kontinuierlichen Spektrum existieren müssen. Um die Idee zu beschreiben, dass einige Eigenschaften klicken, prägten Wissenschaftler das Verb quantify.
• Lichtteilchen. Die Wissenschaftler widerlegten 200 Jahre Experimente, indem sie postulierten, dass sich Licht wie ein Teilchen verhalten könne und nicht immer "wie Wellen in einem See".
• Materie Wellen. Materie kann sich auch wie eine Welle verhalten. Das zeigen 30 Jahre Experimente, die behaupten, Materie (wie Elektronen) könne als Teilchen existieren.

9- Relativität

Diese Theorie behandelt zwei Theorien von Albert Einstein: Spezielle Relativitätstheorie, die für Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen gilt - beschreibt alle physikalischen Phänomene außer Gravitation - und allgemeine Relativitätstheorie, die das Gravitationsgesetz und seine Beziehung zu anderen Kräften erklärt die Natur

Es gilt für den kosmologischen Bereich, Astrophysik und Astronomie. Die Relativitätstheorie hat die Postulate der Physik und Astronomie im 20. Jahrhundert transformiert und 200 Jahre Newtonsche Theorie verbannt.

Er führte Begriffe wie Raum-Zeit als Einheit, Relativität der Gleichzeitigkeit, kinematische und gravitative Zeitdilatation und Längenkontraktion ein.

Auf dem Gebiet der Physik verbesserte er die Wissenschaft der Elementarteilchen und ihre fundamentalen Wechselwirkungen, zusammen mit der Einweihung des Atomzeitalters.

Kosmologie und Astrophysik haben außergewöhnliche astronomische Phänomene wie Neutronensterne, Schwarze Löcher und Gravitationswellen vorhergesagt.

Forschungsbeispiele für jede Branche

1- Akustik: Untersuchungen der UNAM

Das Akustiklabor der Fakultät für Physik der Fakultät für Naturwissenschaften der UNAM führt spezialisierte Forschungen in der Entwicklung und Implementierung von Techniken durch, die das Studium akustischer Phänomene ermöglichen.

Die häufigsten Experimente umfassen verschiedene Medien mit unterschiedlichen physikalischen Strukturen. Diese Mittel können fließend sein, Windkanäle oder die Verwendung eines Überschallstrahls.

Eine Untersuchung, die derzeit bei der UNAM stattfindet, ist das Frequenzspektrum einer Gitarre, abhängig von dem Ort, an dem sie gespielt wird. Die akustischen Signale der Delfine werden ebenfalls untersucht (Forgach, 2017).

2- Elektrizität und Magnetismus: Wirkung von Magnetfeldern in biologischen Systemen

Die Francisco José Caldas District Universität erforscht die Wirkung magnetischer Felder in biologischen Systemen. All dies, um alle bisherigen Untersuchungen zu diesem Thema zu identifizieren und neues Wissen zu vermitteln.

Die Forschung zeigt, dass das Magnetfeld der Erde permanent und dynamisch ist, mit abwechselnden Perioden von hoher und niedriger Intensität.

Sie sprechen auch über die Arten, die von der Konfiguration dieses Magnetfeldes abhängig sind, wie Bienen, Ameisen, Lachse, Wale, Haie, Delfine, Schmetterlinge, Schildkröten usw. (Fuentes, 2004).

3- Mechanik: menschlicher Körper und Schwerelosigkeit

Seit mehr als 50 Jahren erforscht die NASA die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper.

Diese Untersuchungen haben es zahlreichen Astronauten ermöglicht, sich sicher auf dem Mond zu bewegen oder länger als ein Jahr auf der Internationalen Raumstation zu leben.

NASAs Forschung analysiert die mechanischen Effekte, die die Schwerelosigkeit auf den Körper hat, mit dem Ziel, sie zu verringern und sicherzustellen, dass Astronauten an entlegenere Orte im Sonnensystem geschickt werden können (Strickland & Crane, 2016).

4- Strömungsmechanik: Leidenfrost-Effekt

Der Leidenfrost-Effekt ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein Tropfen einer Flüssigkeit eine heiße Oberfläche bei einer Temperatur höher als ihr Siedepunkt berührt.

Doktoranden der Universität Lüttich schufen ein Experiment, um die Auswirkungen der Schwerkraft auf die Verdampfungszeit einer Flüssigkeit und ihr Verhalten während dieses Prozesses zu verstehen.

Die Oberfläche wurde anfänglich erwärmt und bei Bedarf geneigt. Die verwendeten Wassertröpfchen wurden mittels Infrarotlicht verfolgt und aktivierten jedesmal Servomotoren, wenn sie sich von der Mitte der Oberfläche entfernten (Investigación y ciencia, 2015).

5- Optik: Ritter Beobachtungen

Johann Wilhelm Ritter war ein deutscher Apotheker und Wissenschaftler, der zahlreiche medizinische und wissenschaftliche Experimente durchführte. Zu seinen bemerkenswertesten Beiträgen auf dem Gebiet der Optik gehört die Entdeckung von ultraviolettem Licht.

Ritter begründete seine Forschung mit der Entdeckung von Infrarotlicht durch William Herschel im Jahr 1800, indem er auf diese Weise die Existenz von unsichtbarem Licht bestimmte und Experimente mit Silberchlorid und verschiedenen Lichtstrahlen durchführte (Cool Cosmos, 2017) .

6- Thermodynamik: thermodynamische Solarenergie in Lateinamerika

Diese Forschung konzentriert sich auf die Erforschung alternativer Energie- und Wärmequellen wie der Solarenergie, wobei die thermodynamische Projektion der Solarenergie als nachhaltige Energiequelle das Hauptinteresse darstellt (Bernardelli, 201).

Zu diesem Zweck ist das Studiendokument in fünf Kategorien unterteilt:

1- Sonnenstrahlung und Verteilung von Energie auf der Erdoberfläche.

2- Verwendet der Sonnenenergie.

3- Hintergrund und Entwicklung der Nutzung von Solarenergie.

4- Thermodynamische Anlagen und Typen.

5- Fallstudien in Brasilien, Chile und Mexiko.

7 - Kosmologie: Dark Energy Survey

Die Dark Energy Survey, oder Dark Energy Survey, war eine wissenschaftliche Studie aus dem Jahr 2015, deren Hauptzweck es war, die großräumige Struktur des Universums zu messen.

Mit dieser Forschung wurde das Spektrum für zahlreiche kosmologische Untersuchungen geöffnet, die darauf abzielen, die Menge an Dunkler Materie im gegenwärtigen Universum und seine Verteilung zu bestimmen.

Auf der anderen Seite stehen die Ergebnisse von DES im Gegensatz zu den traditionellen Theorien über den Kosmos, die nach der von der Europäischen Weltraumorganisation finanzierten Planck-Weltraummission herausgegeben wurden.

Diese Forschung bestätigte die Theorie, dass das Universum derzeit aus 26% Dunkler Materie besteht.

Es wurden auch Positionierungskarten entwickelt, die die Struktur von 26 Millionen entfernten Galaxien genau messen (Bernardo, 2017).

8- Quantenmechanik: Informationstheorie und Quantencomputer

Diese Forschung zielt darauf ab, zwei neue Bereiche der Wissenschaft, wie Information und Quantencomputer, zu erforschen. Beide Theorien sind grundlegend für den Fortschritt von Telekommunikations- und Informationsverarbeitungsgeräten.

Diese Studie präsentiert den aktuellen Stand des Quantencomputers, unterstützt durch die Fortschritte der Quantum Computation Group (LQO) (López), einer Institution, die auf der Grundlage der ersten Vorträge hält und Wissen über das Thema vermittelt Turing postuliert über Computer.

9- Relativität: Ikarus-Experiment

Die experimentelle Forschung von Icarus, die im Labor von Gran Sasso in Italien durchgeführt wurde, brachte der wissenschaftlichen Welt Ruhe, indem sie bestätigte, dass Einsteins Relativitätstheorie wahr ist.

Diese Untersuchung maß die Geschwindigkeit von sieben Neutrinos mit einem Lichtstrahl, der vom Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) gegeben wurde, und kam zu dem Schluss, dass Neutrinos die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten, wie im vergangenen Experiment desselben Labors festgestellt wurde.

Diese Ergebnisse waren entgegengesetzt zu denen, die in früheren Experimenten des CERN erhalten wurden, das in früheren Jahren zu dem Schluss gekommen war, dass Neutrinos 730 Kilometer schneller als das Licht zurücklegten.

Offenbar war die Schlussfolgerung, die zuvor vom CERN gemacht wurde, auf eine schlechte GPS-Verbindung zum Zeitpunkt der Durchführung des Experiments zurückzuführen (El tiempo, 2012).

Referenzen

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