De 9 takken van klassieke en moderne natuurkunde

Onder de takken van klassieke en moderne fysica we kunnen akoestiek, optica of mechanica in het meest primitieve veld benadrukken, en kosmologie, kwantummechanica of relativiteit in de meest recente toepassingen.

Klassieke natuurkunde beschrijft theorieën ontwikkeld voor 1900, en de moderne natuurkunde de gebeurtenissen na 1900 fysica voor klassiek met materie en energie, op macro-schaal, zonder zich te verdiepen in meer complexe studies van quantums, thema van de moderne fysica.

Max Planck, een van de belangrijkste wetenschappers in de geschiedenis, markeerde het einde van de klassieke fysica en het begin van de moderne fysica met de kwantummechanica.

Takken van de klassieke natuurkunde

1- Akoestiek

Het oor is het biologische instrument bij uitstek om bepaalde golfvibraties te ontvangen en ze als geluid te interpreteren.

Akoestiek, die zich bezighoudt met de studie van geluid (mechanische golven in gassen, vloeistoffen en vaste stoffen), is gerelateerd aan de productie, controle, transmissie, ontvangst en effecten van geluid.

Akoestische technologie omvat muziek, de studie van geologische, atmosferische en onderzeese verschijnselen.

Psychoakoestiek, het bestuderen van de fysieke effecten van geluid in biologische systemen aanwezig sinds Pythagoras hoorde voor het eerst, de geluiden van trillende snaren en hamers raken van de aambeelden in de zesde eeuw. C. Maar de meest opvallende ontwikkeling in de geneeskunde, ultrasone technologie is.

2- Elektriciteit en magnetisme

Elektriciteit en magnetisme komen van een enkele elektromagnetische kracht. Elektromagnetisme is een tak van de natuurwetenschap die de interacties van elektriciteit en magnetisme beschrijft.

Het magnetisch veld wordt gecreëerd door een elektrische stroom in beweging en een magnetisch veld kan de beweging van ladingen (elektrische stroom) induceren. De regels van elektromagnetisme verklaren ook geomagnetische en elektromagnetische verschijnselen, en beschrijven hoe de geladen deeltjes van atomen een wisselwerking hebben. 

Vroeger werd elektromagnetisme ervaren op basis van de effecten van bliksem en elektromagnetische straling als een lichteffect.

Het magnetisme is lange tijd gebruikt als een fundamenteel instrument voor navigatie, geleid door het kompas.

Het fenomeen van elektrische ladingen in rust, werd ontdekt door de oude Romeinen, die de manier waarop een gewreven kam deeltjes aantrok waarnamen. In de context van positieve en negatieve ladingen stoten gelijke ladingen elkaar af en trekken de verschillende elkaar aan.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in meer informatie over dit onderwerp door de acht soorten elektromagnetische golven en hun kenmerken te ontdekken.

3- Mechanica

Het is gerelateerd aan het gedrag van fysieke lichamen, wanneer onderworpen aan krachten of verplaatsingen, en de daaropvolgende effecten van lichamen in hun omgeving.

Aan het begin van het modernisme legden wetenschappers Jayam, Galileo, Kepler en Newton de basis voor wat nu bekend staat als klassieke mechanica.

Deze subdiscipline behandelt de beweging van krachten op objecten en deeltjes die in rust zijn of bewegen met snelheden die aanzienlijk lager zijn dan die van licht. Mechanica beschrijft de aard van lichamen.

De term lichaam omvat deeltjes, projectielen, ruimtevaartuigen, sterren, delen van machines, delen van vaste stoffen, delen van vloeistoffen (gassen en vloeistoffen). Deeltjes zijn lichamen met weinig interne structuur, behandeld als wiskundige punten in de klassieke mechanica.

Starre lichamen hebben grootte en vorm, maar behouden een eenvoud die dicht bij die van het deeltje ligt en kunnen semi-rigide (elastisch, vloeibaar) zijn. 

4- Mechanica van vloeistoffen

Vloeistofmechanica beschrijft de stroom van vloeistoffen en gassen. Vloeiende dynamica is de tak waaruit sub-disciplines naar voren komen, zoals aerodynamica (de studie van lucht en andere gassen in beweging) en hydrodynamica (de studie van bewegende vloeistoffen).

compressie nevels bij de berekening van krachten en momenten op het luchtvaartuig, bepaling van de massa van de vloeibare olie door pijpleidingen naast voorspellen weersomstandigheden: de vloeistofdynamica wijd toegepast interstellaire ruimte en modelleren splijting van kernwapens.

Deze tak biedt een systematische structuur die empirische en semi-empirische wetten omvat die zijn afgeleid van stroommeting en die worden gebruikt om praktische problemen op te lossen..

De oplossing voor een probleem met vloeistofdynamica omvat de berekening van vloeistofeigenschappen, zoals stroomsnelheid, druk, dichtheid en temperatuur en functies van ruimte en tijd.

5- Optica

Optica gaat in op de eigenschappen en verschijnselen van zichtbaar en onzichtbaar licht en zicht. Bestudeer het gedrag en de eigenschappen van licht, inclusief de interacties met materie, naast het bouwen van geschikte instrumenten.

Beschrijf het gedrag van zichtbaar, ultraviolet en infrarood licht. Omdat licht een elektromagnetische golf is, hebben andere vormen van elektromagnetische straling zoals röntgenstralen, microgolven en radiogolven soortgelijke eigenschappen.

Deze tak is relevant voor veel verwante disciplines zoals astronomie, engineering, fotografie en geneeskunde (oogheelkunde en optometrie). De praktische toepassingen zijn te vinden in een verscheidenheid aan technologieën en alledaagse voorwerpen, waaronder spiegels, lenzen, telescopen, microscopen, lasers en glasvezel..

6- Thermodynamica

Branch of physics die de effecten van werk, warmte en energie van een systeem bestudeert. Het werd geboren in de 19e eeuw met het uiterlijk van de stoommachine. Het behandelt alleen de waarneming en reactie op grote schaal van een waarneembaar en meetbaar systeem.

Kleinschalige gasinteracties worden beschreven door de kinetische gassen-theorie. De methoden vullen elkaar aan en worden verklaard in termen van thermodynamica of door kinetische theorie.

De wetten van de thermodynamica zijn:

• Enthalpy-wet: relateert de verschillende vormen van kinetische en potentiële energie, in een systeem, met het werk dat het systeem kan uitvoeren, plus de warmteoverdracht.
• Dit leidt tot de tweede wet en de definitie van een andere statische variabele genaamd entropiewet.
• de nulde wet definieert thermodynamisch evenwicht op grote schaal, van temperatuur in tegenstelling tot de kleinschalige definitie gerelateerd aan de kinetische energie van moleculen.

Takken van de moderne natuurkunde

7- Kosmologie

Het is de studie van de structuren en dynamica van het universum op grotere schaal. Onderzoek de oorsprong, structuur, evolutie en eindbestemming.

Kosmologie als wetenschap is afkomstig van de copernicaanse principe-de hemellichamen gehoorzamen identiek aan die van de Aarde en de mechanica van Newton natuurkundige wetten, waardoor begrijpen deze natuurwetten.

Fysieke kosmologie begon in 1915 met de ontwikkeling van Einstein's algemene relativiteitstheorie, gevolgd door belangrijke waarnemingen in de jaren 1920. 

Dramatische vooruitgang in de observationele kosmologie sinds de jaren 1990, met inbegrip van de kosmische achtergrondstraling, verre supernova's en opstanden roodverschuiving van de melkweg, heeft geleid tot de ontwikkeling van een standaard model van de kosmologie.

Dit model houdt zich aan de inhoud van grote hoeveelheden donkere materie en donkere energieën in het universum, waarvan de aard nog niet goed gedefinieerd is.. 

8- Kwantummechanica

Tak van de natuurkunde die het gedrag van materie en licht bestudeert, op atomaire en subatomaire schaal. Het doel ervan is om de eigenschappen van moleculen en atomen en hun componenten te beschrijven en te verklaren: elektronen, protonen, neutronen en andere meer esoterische deeltjes zoals quarks en gluonen.

Deze eigenschappen omvatten de interacties van de deeltjes met elkaar en met elektromagnetische straling (licht, röntgenstralen en gammastraling).

Meerdere wetenschappers hebben bijgedragen tot de vaststelling van drie revolutionaire principes die geleidelijk acceptatie en experimentele verificatie tussen 1900 en 1930 kregen.

• Gekwantificeerde eigenschappen. Positie, snelheid en kleur kunnen soms alleen in specifieke hoeveelheden voorkomen (zoals nummer op nummer klikken). Dit is tegengesteld aan het concept van de klassieke mechanica, dat zegt dat dergelijke eigenschappen moeten bestaan ​​in een vlak en continu spectrum. Om het idee te beschrijven dat sommige eigenschappen klikken, hebben wetenschappers het werkwoord Kwantificeren bedacht. 
• Deeltjes van licht. De wetenschappers weerlegden 200 jaar experimenten door te stellen dat licht zich als een deeltje kan gedragen en niet altijd "zoals golven / golven in een meer".
• Dingen golven. Materie kan zich ook gedragen als een golf. Dit wordt aangetoond door 30 jaar experimenten die beweren dat materie (zoals elektronen) als deeltjes kan bestaan.

9- Relativiteit

Deze theorie omvat twee theorieën van Albert Einstein: speciale relativiteit, dat geldt voor elementaire deeltjes en hun interacties -describiendo alle fysieke verschijnselen behalve zwaartekracht en algemene relativiteit verklaart de wet van de zwaartekracht en de relatie met andere krachten natuur.

Het is van toepassing op het kosmologische rijk, astrofysica en astronomie. Relativiteit veranderde de postulaten van fysica en astronomie in de 20e eeuw, en verbood 200 jaar Newtoniaanse theorie.

Geïntroduceerde concepten zoals ruimte-tijd als een eengemaakte entiteit, relativiteit van gelijktijdigheid, kinematische en gravitationele verwijding van tijd en samentrekking van lengte.

Op het gebied van de fysica verbeterde hij de wetenschap van elementaire deeltjes en hun fundamentele interacties, samen met de inauguratie van het nucleaire tijdperk.

Kosmologie en astrofysica voorspelden buitengewone astronomische verschijnselen zoals neutronensterren, zwarte gaten en zwaartekrachtgolven.

Onderzoeksvoorbeelden van elke branche

1- Akoestiek: onderzoek van de UNAM

Het akoestieklaboratorium van de afdeling Natuurkunde van de Faculteit Wetenschappen van de UNAM verricht gespecialiseerd onderzoek in de ontwikkeling en implementatie van technieken om akoestische verschijnselen te bestuderen.

De meest gebruikelijke experimenten omvatten verschillende media met ongelijke fysieke structuren. Deze middelen kunnen vloeibaar zijn, windtunnels of het gebruik van een supersonische straal.

Een onderzoek dat momenteel plaatsvindt in de UNAM is het frequentiespectrum van een gitaar, afhankelijk van de plaats waar het wordt gespeeld. Akoestische signalen uitgezonden door dolfijnen worden ook bestudeerd (Forgach, 2017).

2- Elektriciteit en magnetisme: effect van magnetische velden in biologische systemen

De Francisco José Caldas District University doet onderzoek naar het effect van magnetische velden in biologische systemen. Dit alles om alle voorgaande onderzoeken die over het onderwerp zijn gedaan te identificeren en nieuwe kennis te verspreiden.

Onderzoek wijst uit dat het magnetisch veld van de aarde permanent en dynamisch is, met afwisselend perioden van zowel hoge als lage intensiteit.

Ze praten ook over de soorten die afhankelijk zijn van de configuratie van dit magnetische veld om zich te oriënteren, zoals bijen, mieren, zalm, walvissen, haaien, dolfijnen, vlinders, schildpadden, enzovoort (Fuentes, 2004).

3- Mechanica: menselijk lichaam en zwaartekracht

Al meer dan 50 jaar doet NASA onderzoek naar de effecten van zero gravity op het menselijk lichaam.

Deze onderzoeken hebben het voor veel astronauten mogelijk gemaakt om veilig op de maan te bewegen of meer dan een jaar op het internationale ruimtestation te leven.

NASA's onderzoek analyseert de mechanische effecten die de zwaartekracht op het lichaam heeft, met als doel ze te verminderen en ervoor te zorgen dat astronauten naar meer afgelegen plaatsen in het zonnestelsel kunnen worden gestuurd (Strickland & Crane, 2016).

4- Mechanica van vloeistoffen: Leidenfrost-effect

Het Leidenfrost-effect is een verschijnsel dat optreedt wanneer een druppel van een vloeistof een heet oppervlak raakt bij een temperatuur die hoger is dan het kookpunt.

De promovendi van de Universiteit van Luik hebben een experiment gemaakt om de effecten van de zwaartekracht op de verdampingstijd van een vloeistof te kennen, en het gedrag hiervan tijdens het proces.

Het oppervlak werd aanvankelijk verwarmd en gekanteld indien nodig. De gebruikte waterdruppels werden gevolgd door middel van infrarood licht, activerende servomotoren telkens wanneer ze zich verwijderden van het midden van het oppervlak (Investigación y ciencia, 2015).

5- Optica: Ritter-observaties

Johann Wilhelm Ritter was een Duitse apotheker en wetenschapper, die tal van medische en wetenschappelijke experimenten uitvoerde. Een van zijn meest opvallende bijdragen aan het gebied van de optica is de ontdekking van ultraviolet licht.

Ritter baseerde zijn onderzoek op de ontdekking van infrarood licht door William Herschel in 1800, en bepaalde op deze manier dat het bestaan ​​van onzichtbare lichten mogelijk was en experimenteerde met zilverchloride en verschillende lichtstralen (Cool Cosmos, 2017).

6- Thermodynamica: thermodynamische zonne-energie in Latijns-Amerika

Dit onderzoek richt zich op de studie van alternatieve bronnen van energie en warmte, zoals zonne-energie, met de thermodynamische projectie van zonne-energie als een duurzame energiebron als belangrijkste belang (Bernardelli, 201).

Voor dit doel is het studiedocument verdeeld in vijf categorieën:

1- Zonnestraling en verdeling van energie op het aardoppervlak.

2- Gebruik van zonne-energie.

3- Achtergrond en evolutie van het gebruik van zonne-energie.

4- Thermodynamische installaties en typen.

5- Case-studies in Brazilië, Chili en Mexico.

7- Cosmology: Dark Energy Survey

The Dark Energy Survey, of Dark Energy Survey, was een wetenschappelijke studie uitgevoerd in 2015, waarvan het hoofddoel was om de grootschalige structuur van het universum te meten.

Met dit onderzoek werd het spectrum geopend voor tal van kosmologische onderzoeken, die gericht zijn op het bepalen van de hoeveelheid donkere materie die aanwezig is in het huidige universum en de verdeling ervan.

Aan de andere kant zijn de resultaten van DES tegengesteld aan de traditionele theorieën over de kosmos, uitgegeven na de Planck-ruimtemissie, gefinancierd door de European Space Agency.

Dit onderzoek bevestigde de theorie dat het universum momenteel bestaat uit 26% donkere materie.

Er werden ook positioneringskaarten ontwikkeld die de structuur van 26 miljoen verre melkwegstelsels nauwkeurig meten (Bernardo, 2017).

8- Kwantummechanica: informatietheorie en kwantumverwerking

Dit onderzoek tracht twee nieuwe wetenschapsgebieden te onderzoeken, zoals informatie en quantum computing. Beide theorieën zijn fundamenteel voor de vooruitgang van telecommunicatie- en informatieverwerkende apparaten.

Deze studie presenteert de huidige stand van zaken in quantum computing, ondersteund door de vorderingen van de Quantum Computation Group (GQC) (López), een instelling die zich toelegt op het geven van lezingen en het genereren van kennis over het onderwerp, op basis van de eerste Turen aan postulaten over computergebruik.

9- Relativiteit: Icarus-experiment

Het Icarus-experimenteel onderzoek, uitgevoerd in het Gran Sasso-laboratorium in Italië, bracht rust in de wetenschappelijke wereld door te verifiëren dat de relativiteitstheorie van Einstein waar is.

Dit onderzoek meet de snelheid van zeven neutrino's met een lichtstraal gegeven door het Europees Centrum voor Nucleair Onderzoek (CERN), en concludeerde dat neutrino's de snelheid van het licht niet overschrijden, zoals was geconcludeerd in het vorige experiment van hetzelfde laboratorium.

Deze resultaten waren tegengesteld aan die verkregen in eerdere experimenten van CERN, die in voorgaande jaren hadden geconcludeerd dat neutrino's 730 kilometer sneller dan licht reisden.

Blijkbaar was de eerder gegeven conclusie van CERN te wijten aan een slechte GPS-verbinding ten tijde van het experiment (El tiempo, 2012).

referenties

1. Hoe is de klassieke natuurkunde anders dan de moderne natuurkunde? Opgehaald op reference.com.
2. Elektriciteit en magnetisme. World of Earth Science. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Geïnteresseerd bij encyclopedia.com.
3. Mechanics. Opgehaald op wikipedia.org.
4. Fluid Dinamics. Opgehaald op wikipedia.org.
5. Optics. Definition. Opgehaald op dictionary.com.
6. Optics. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5e druk). McGraw-Hill. 1993.
7. Optics. Opgehaald op wikipedia.org.
8. Wat is terminodynamica? Hersteld op grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativiteit: de speciale en algemene theorie. Opgehaald op wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativity". Grolier Multimedia Encyclopedia. Opgehaald op wikipedia.org.
11. Wat is het bewijs voor de oerknal? Hersteld in astro.ucla.edu.
12. Planck onthult en bijna perfecte universum. Hersteld in that.int.