13 הענפים של הפיזיקה הקלאסית והמודרנית - גוּפָנִי - 2025

בין ענפי הפיזיקה הקלאסית והמודרנית אנו יכולים להדגיש אקוסטיקה, אופטיקה או מכניקה בתחום הפרימיטיבי ביותר, וקוסמולוגיה, מכניקת קוונטים או תורת היחסות באלה שיש בהם שימוש עדכני יותר.

הפיזיקה הקלאסית מתארת ​​תיאוריות שפותחו לפני 1900, והפיזיקה המודרנית את האירועים שהתרחשו לאחר 1900. הפיזיקה הקלאסית עוסקת בחומר ובאנרגיה, בסולם מאקרו, מבלי להעמיק במחקרים המורכבים יותר של הקוונטים. של הפיזיקה המודרנית.

מקס פלאנק, אחד המדענים החשובים בהיסטוריה, סימן את סיומה של הפיזיקה הקלאסית ואת תחילת הפיזיקה המודרנית במכניקת הקוונטים.

סניפים של פיזיקה קלאסית

1- אקוסטיקה

האוזן היא הכלי הביולוגי המצויין בכדי לקבל תנודות גל מסוימות ולפרש אותן כצליל.

אקוסטיקה, העוסקת בחקר הצליל (גלים מכניים בגזים, נוזלים ומוצקים), קשורה לייצור, לשליטה, להעברה, לקליטה ולאפקטים של צליל.

טכנולוגיה אקוסטית כוללת מוזיקה, חקר תופעות גיאולוגיות, אטמוספרות ותת מימיות.

הפסיכואקוסטיקה חוקרת את ההשפעות הפיזיות של הצליל על מערכות ביולוגיות, קיימות מאז שפיתגורס שמע לראשונה את קולות המיתרים הרוטטים והפטישים שפגעו בסדן במאה ה -6 לפני הספירה. אולם ההתפתחות המזעזעת ביותר ברפואה היא טכנולוגיית האולטרה סאונד.

2- חשמל ומגנטיות

חשמל ומגנטיות מגיעים מכוח אלקטרומגנטי יחיד. אלקטרומגנטיות היא ענף של מדעי הפיזיקה המתאר את האינטראקציות של חשמל ומגנטיות.

השדה המגנטי נוצר על ידי זרם חשמלי נע ושדה מגנטי יכול לגרום לתנועת מטענים (זרם חשמלי). כללי האלקטרומגנטיות מסבירים גם תופעות גאומגנטיות ואלקטרומגנטיות, ומתארים כיצד אינטראקציות בין חלקיקים אטומים.

בעבר, חוו אלקטרומגנטיות על בסיס השפעות הברק והקרינה האלקטרומגנטית כאפקט אור.

מגנטיות משמשת זה מכבר כמכשיר בסיסי לניווט מונחה מצפן.

תופעת המטענים החשמליים במנוחה התגלתה על ידי הרומאים הקדומים, שצפו בדרך שבה מסרק שפשף משך אליו חלקיקים. בהקשר של מטענים חיוביים ושליליים, כמו חיובים דוחים ומטענים שונים מושכים.

יתכן שתהיה מעוניין לדעת יותר על נושא זה על ידי גילוי 8 סוגי הגלים האלקטרומגנטיים ומאפייניהם.

3 - מכניקה

זה קשור להתנהגותם של גופים פיזיים, כאשר הם נתונים לכוחות או עקירות, ולהשפעות הגופות לאחר מכן בסביבתם.

עם שחר המודרניזם הניחו המדענים ג'יאם, גלילאו, קפלר וניוטון את היסודות למה שמכונה כיום מכניקה קלאסית.

תת-תחום זה עוסק בתנועת כוחות על עצמים וחלקיקים שנמצאים במנוחה או נעים במהירות איטית משמעותית מזו של האור. מכניקה מתארת ​​את אופי הגופים.

המונח גוף כולל חלקיקים, טילים, חלליות, כוכבים, חלקי מכונות, חלקי מוצקים, חלקי נוזלים (גזים ונוזלים). חלקיקים הם גופים עם מעט מבנה פנימי, המתייחסים כנקודות מתמטיות במכניקה הקלאסית.

לגופים קשיחים יש גודל וצורה, אך שומרים על פשטות קרובה לזו של החלקיק ויכולים להיות קשיחים למחצה (אלסטי, נוזלי).

4 - מכניקת נוזלים

מכניקת נוזלים מתארת ​​את זרימת הנוזלים והגזים. דינמיקת נוזלים היא הענף ממנו יוצאים תת-תחומים כמו אווירודינמיקה (חקר אוויר וגזים אחרים בתנועה) והידרודינמיקה (חקר נוזלים בתנועה).

דינאמיקת נוזלים מיושמת באופן נרחב: לצורך חישוב הכוחות והרגעים במטוסים, קביעת מסת נוזל הנפט דרך הצינורות, בנוסף לחיזוי דפוסי מזג האוויר, דחיסת הערפיליות באזור דוגמנות חלל בין כוכבי ונשק גרעיני.

ענף זה מציע מבנה שיטתי המקיף חוקים אמפיריים וחצי אמפיריים הנגזרים ממדידת זרימה ומשמשים לפיתרון בעיות מעשיות.

הפיתרון לבעיית דינמיקת נוזלים כולל חישוב תכונות נוזלים, כגון מהירות זרימה, לחץ, צפיפות וטמפרטורה ופונקציות של חלל וזמן.

5 - אופטיקה

אופטיקה עוסקת בתכונות ותופעות של אור וחזון גלויים ובלתי נראים. חקר את התנהגות ותכונות האור, כולל האינטראקציות שלו עם החומר, בנוסף לבניית מכשירים מתאימים.

מתאר את התנהגות האור הנראה לעין, אולטרה סגול ואינפרא אדום. מכיוון שאור הוא גל אלקטרומגנטי, לצורות אחרות של קרינה אלקטרומגנטית כמו קרני רנטגן, גלי מיקרו וגלי רדיו יש תכונות דומות.

ענף זה רלוונטי לתחומים רבים הקשורים אליו כמו אסטרונומיה, הנדסה, צילום ורפואה (אופטלמולוגיה ואופטומטריה). היישומים המעשיים שלה נמצאים במגוון חפצים וטכנולוגיות יומיומיות, כולל מראות, עדשות, טלסקופים, מיקרוסקופים, לייזרים וסיבים אופטיים.

6- תרמודינמיקה

סניף הפיזיקה הבוחן את השפעות העבודה, החום והאנרגיה במערכת. הוא נולד במאה ה -19 עם הופעת מנוע הקיטור. הוא עוסק רק בתצפית רחבה ובגובה של מערכת ניתנת למדידה.

אינטראקציות גז בקנה מידה קטן מתוארות על ידי התיאוריה הקינטית של גזים. השיטות משלימות זו את זו ומוסברות במונחים של תרמודינמיקה או על ידי תיאוריה קינטית.

חוקי התרמודינמיקה הם:

• חוק האנטלפיה : קושר בין הצורות השונות של אנרגיה קינטית ופוטנציאלית, במערכת, עם העבודה שהמערכת יכולה לעשות, בתוספת העברת החום.
• זה מוביל לחוק השני, ולהגדרת משתנה מדינה אחר הנקרא חוק האנטרופיה .
• חוק האפס מגדיר שיווי משקל תרמודינמי בקנה מידה גדולה, של טמפרטורה לעומת ההגדרה בקנה מידה הקטנה הקשור לאנרגיה הקינטית של מולקולות.

סניפים של הפיזיקה המודרנית

7- קוסמולוגיה

זהו חקר המבנים והדינמיקה של היקום בקנה מידה גדול יותר. בדוק את מקורו, מבנהו, אבולוצייתו ויעד הסיום.

הקוסמולוגיה, כמדע, מקורו בעקרון קופרניקוס - גופים שמימיים מצייתים לחוקים פיזיים זהים לאלה של כדור הארץ - ולמכניקה הניוטונית, שאפשרה לנו להבין את החוקים הפיזיים הללו.

הקוסמולוגיה הפיזית החלה בשנת 1915 עם התפתחותה של תורת היחסות הכללית של איינשטיין, ואחריה גילו תצפיות גדולות בשנות העשרים.

ההתקדמות הדרמטית בקוסמולוגיה התצפיתית מאז שנות התשעים, כולל הרקע המיקרוגל הקוסמי, סופרנובות מרוחקות והתקוממויות משמרות אדומות של הגלקסיה, הובילו להתפתחות מודל סטנדרטי של קוסמולוגיה.

מודל זה דבק בתוכן של כמויות גדולות של חומר אפל ואנרגיות כהות הכלולות ביקום, שטבען טרם מוגדר היטב.

8- מכניקת קוונטים

סניף הפיזיקה הבוחן את התנהגות החומר והאור, בקנה מידה האטומי והתת אטומי. מטרתו לתאר ולהסביר את תכונות המולקולות והאטומים ורכיביהם: אלקטרונים, פרוטונים, נויטרונים וחלקיקים אזוטריים נוספים כמו קווארקים וגלונים.

תכונות אלה כוללות יחסי גומלין בין החלקיקים זה לזה ועם קרינה אלקטרומגנטית (קרני אור, קרני רנטגן וגמא).

מדענים מרובים תרמו להקמתם של שלושה עקרונות מהפכניים שזכו בהדרגה לקבלה ואימות ניסיוני בין 1900 ל -1930.

• נכסים כמתיים . מיקום, מהירות וצבע יכולים לפעמים להופיע רק בכמויות ספציפיות (כמו לחיצה על מספר אחר מספר). זאת בניגוד למושג המכניקה הקלאסית, האומר שתכונות כאלה חייבות להתקיים על ספקטרום שטוח ורציף. כדי לתאר את הרעיון שכמה מאפיינים לוחצים, מדענים טבעו את הפועל לכמת.
• חלקיקים קלים . המדענים הפריכו 200 שנות ניסויים על ידי הנחתם כי אור יכול להתנהג כמו חלקיק ולא תמיד "כמו גלים / גלים באגם."
• גלי חומר . גם חומר יכול להתנהג כמו גל. זה הוכח על ידי 30 שנות ניסויים המאשרים שחומר (כמו אלקטרונים) יכול להתקיים כחלקיקים.

9- יחסיות

תיאוריה זו מקיפה שתי תיאוריות של אלברט איינשטיין: תורת היחסות המיוחדת לחלקיקים אלמנטריים והאינטראקציה ביניהם - המתארת ​​את כל התופעות הפיזיות למעט כוח הכבידה ויחסיות הכללית שמסבירה את חוק הכבידה ויחסיה עם כוחות אחרים של טֶבַע.

זה חל על התחומים הקוסמולוגיים, האסטרופיזיים והאסטרונומיה. היחסות שינתה את המוצבים של הפיזיקה והאסטרונומיה במאה ה -20, והגרמה 200 שנה לתיאוריה הניוטונית.

הוא הציג מושגים כמו זמן חלל כישות אחידה, יחסיות סימולטניות, התרחבות קינמטית וכבידה של זמן וכיווץ אורך.

בתחום הפיזיקה הוא שיפר את מדע החלקיקים היסודיים ואת האינטראקציות הבסיסיות שלהם, יחד עם חנוכת העידן הגרעיני.

קוסמולוגיה ואסטרופיזיקה ניבאו תופעות אסטרונומיות יוצאות דופן כמו כוכבי נויטרונים, חורים שחורים וגלי כבידה.

פיזיקה גרעינית 10

זהו תחום בפיזיקה הבוחן את גרעין האטום, את האינטראקציות שלו עם אטומים וחלקיקים אחרים ומרכיביו.

11-ביופיסיקה

באופן פורמלי, זהו ענף של ביולוגיה, אם כי הוא קשור קשר הדוק לפיזיקה, מכיוון שהוא לומד ביולוגיה עם עקרונות ושיטות גופניות.

12-אסטרופיזיקה

באופן פורמלי, זהו ענף של אסטרונומיה, אף שהוא קשור קשר הדוק לפיזיקה, שכן הוא חוקר את הפיזיקה של הכוכבים, את הרכבם, את התפתחותם ואת מבנהם.

13-גיאופיזיקה

זהו ענף של גאוגרפיה, למרות שהוא קשור קשר הדוק לפיזיקה, מכיוון שהוא חוקר את כדור הארץ בשיטות ועקרונות הפיזיקה.

חקר דוגמאות מכל ענף

1- אקוסטיקה: מחקר של UNAM

מעבדת האקוסטיקה של המחלקה לפיזיקה בפקולטה למדעים של האונם עורכת מחקר מיוחד בפיתוח ויישום של טכניקות המאפשרות לימוד תופעות אקוסטיות.

הניסויים הנפוצים ביותר כוללים מדיות שונות עם מבנים פיזיים שונים. אמצעי תקשורת אלה יכולים להיות נוזלים, מנהרות רוח או שימוש במטוס קולי קולי.

חקירה שמתבצעת בימים אלה באונם היא ספקטרום התדרים של גיטרה, תלוי היכן הוא נפגע. האותות האקוסטיים הנפלטים על ידי דולפינים נחקרים גם הם (Forgach, 2017).

2- חשמל ומגנטיות: השפעת שדות מגנטיים במערכות ביולוגיות

אוניברסיטת פרנסיסקו חוסה קלדס מקיימת מחקר על השפעת שדות מגנטיים על מערכות ביולוגיות. כל זאת על מנת לזהות את כל המחקרים הקודמים שנעשו בנושא ולהנפיק ידע חדש.

מחקרים מראים כי השדה המגנטי של כדור הארץ הוא קבוע ודינמי, עם תקופות לסירוגין בעוצמה גבוהה ונמוכה כאחד.

הם מדברים גם על המינים התלויים בתצורה של שדה מגנטי זה בכדי להתמצא, כמו דבורים, נמלים, סלמון, לווייתנים, כרישים, דולפינים, פרפרים, צבים, ועוד (Fuentes, 2004).

3 - מכניקה: גוף אנושי ואפס כוח משיכה

במשך יותר מחמישים שנה ערכה נאס"א מחקר על השפעות הכוח האפסי על גוף האדם.

חקירות אלה אפשרו לאסטרונאוטים רבים לנוע בבטחה על הירח, או לחיות יותר משנה בתחנת החלל הבינלאומית.

מחקר של נאס"א מנתח את ההשפעות המכניות שיש לכוח הכבידה על הגוף, במטרה לצמצם ולהבטיח שניתן יהיה לשלוח אסטרונאוטים למקומות מרוחקים יותר במערכת השמש (Strickland & Crane, 2016).

4- מכניקת נוזלים: אפקט Leidenfrost

אפקט Leidenfrost הוא תופעה שמתרחשת כאשר טיפת נוזל נוגעת במשטח חם, בטמפרטורה גבוהה מנקודת הרתיחה שלה.

סטודנטים לדוקטורט באוניברסיטת לייז 'יצרו ניסוי כדי לגלות את השפעות הכובד על זמן האידוי של נוזל, ואת התנהגותו במהלך תהליך זה.

המשטח התחמם בתחילה ושופע במידת הצורך. טיפות המים בהן נעשה שימוש מעקב באמצעות אור אינפרא אדום, והפעילו מנועי סרוו בכל פעם שהם מתרחקים ממרכז השטח (Research and Science, 2015).

5- אופטיקה: תצפיות של ריטר

יוהן וילהלם ריטר היה רוקח ומדען גרמני, שערך ניסויים רפואיים ומדעיים רבים. בין התרומות הבולטות ביותר שלו לתחום האופטיקה הוא גילוי האור האולטרה-סגול.

ריטר ביסס את מחקריו על גילוי אור אינפרא אדום על ידי ויליאם הרשל בשנת 1800, ובכך קבע כי קיומם של אורות בלתי נראים היה אפשרי וביצע ניסויים עם כלוריד כסף וקורות אור שונות (Cool Cosmos, 2017) .

6- תרמודינמיקה: אנרגיה סולארית תרמודינמית באמריקה הלטינית

מחקר זה מתמקד במחקר של מקורות אנרגיה וחום אלטרנטיביים, כמו אנרגיה סולארית, שיש להם עניין עיקרי בהקרנה התרמודינמית של אנרגיה סולארית כמקור לאנרגיה בת-קיימא (Bernardelli, 201).

לצורך כך, מסמך המחקר מחולק לחמש קטגוריות:

1- קרינת שמש וחלוקת אנרגיה על פני כדור הארץ.

2- שימושים באנרגיה סולארית.

3- רקע והתפתחות השימושים באנרגיה סולארית.

4- התקנות וסוגים תרמודינמיים.

5 - תיאורי מקרה בברזיל, צ'ילה ומקסיקו.

7- קוסמולוגיה: סקר אנרגיה אפלה

סקר האנרגיה האפלה או סקר האנרגיה האפלה, היה מחקר מדעי שבוצע בשנת 2015, אשר מטרתו העיקרית הייתה למדוד את המבנה הגדול בקנה מידה של היקום.

עם חקירה זו נפתח הספקטרום למספר בירורים קוסמולוגיים, המבקשים לקבוע את כמות החומר האפל הקיים ביקום הנוכחי ואת תפוצתו.

מצד שני, התוצאות שהופקו על ידי DES עומדות בסתירה לתיאוריות המסורתיות אודות הקוסמוס, שהונפקו לאחר משימת החלל פלאנק, במימון סוכנות החלל האירופית.

מחקר זה אישר את התיאוריה לפיה היקום מורכב כיום מ -26% חומר אפל.

כמו כן פותחו מפות מיקום שמדדו במדויק את מבנהן של 26 מיליון גלקסיות רחוקות (ברנרדו, 2017).

8- מכניקת הקוונטים: תיאוריית מידע ומחשוב קוונטי

מחקר זה מבקש לחקור שני תחומים חדשים במדע, כמו מידע ומחשוב קוונטי. שתי התיאוריות הן בסיסיות לקידום מכשירי טלקומוניקציה ועיבוד מידע.

מחקר זה מציג את המצב הנוכחי של מחשוב קוונטי, הנתמך על ידי ההתקדמות שנעשתה על ידי קבוצת מחשוב הקוונטים (GQC) (לופז), מוסד המוקדש לנאום שיחות והפקת ידע בנושא, על בסיס הראשון המוצגים של טיורינג בנושא מחשוב.

יחסיות 9-: ניסוי איקרוס

המחקר הניסוי של איקרוס, שנערך במעבדתו של גראן סאסו, איטליה, הביא להרגיע את העולם המדעי על ידי אימות שתורת היחסות של איינשטיין נכונה.

מחקר זה נמדד את מהירותם של שבעה נייטרינים עם קרן אור שסופקה על ידי המרכז האירופי למחקר גרעיני (CERN), והסיק כי נייטרינו אינו עולה על מהירות האור, כפי שהוסכם בניסויים בעבר מאותה מעבדה.

תוצאות אלה היו הפוכות מאלה שהתקבלו בניסויים קודמים של CERN, שבשנים קודמות הגיעו למסקנה כי נייטרינים נסעו 730 קילומטרים מהר יותר מאור.

ככל הנראה, המסקנה שנמסרה בעבר על ידי CERN נבעה מחיבור GPS לקוי בעת ביצוע הניסוי (El tiempo, 2012).

הפניות

1. במה שונה הפיזיקה הקלאסית מהפיזיקה המודרנית? התאושש ב- reference.com.
2. חשמל ומגנטיות. עולם מדעי כדור הארץ. זכויות יוצרים 2003, קבוצת Gale, Inc. הוחלף ב- encyclopedia.com.
3. מֵכָנִיקָה. התאושש ב- wikipedia.org.
4. דינמיקת נוזלים. התאושש ב- wikipedia.org.
5. אוֹפְּטִיקָה. הַגדָרָה. התאושש ב- dictionary.com.
6. אוֹפְּטִיקָה. אנציקלופדיה של מדע וטכנולוגיה של מקגרו-היל (מהדורה חמישית). מקגרו-היל. 1993.
7. אוֹפְּטִיקָה. התאושש ב- wikipedia.org.
8. מהי טרמודינמיקה? התאושש ב- grc.nasa.gov.
9. אינשטיין א '(1916). יחסיות: התיאוריה המיוחדת והכללית. התאושש ב- wikipedia.org.
10. וויל, קליפורד מ '(2010). "תוֹרַת הָיַחֲסוּת". אנציקלופדיה מולטימדיה גרוליאר. התאושש ב- wikipedia.org.
11. מה העדויות למפץ הגדול? התאושש ב- astro.ucla.edu.
12. פלאנק חושף ויקום כמעט מושלם. התאושש ב- esa.int.