DE 13 TAKKEN VAN KLASSIEKE EN MODERNE FYSICA - FYSIEK

Onder de takken van de klassieke en moderne fysica kunnen we akoestiek, optica of mechanica op het meest primitieve gebied benadrukken, en kosmologie, kwantummechanica of relativiteitstheorie in die van meer recente toepassing.

De klassieke fysica beschrijft theorieën die vóór 1900 zijn ontwikkeld en de moderne fysica de gebeurtenissen die na 1900 plaatsvonden. De klassieke fysica behandelt materie en energie op macroschaal, zonder zich te verdiepen in de meer complexe studies van kwantums. 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 kwantummechanica.

Takken van klassieke fysica

1- Akoestiek

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

Akoestiek, dat zich bezighoudt met de studie van geluid (mechanische golven in gassen, vloeistoffen en vaste stoffen), heeft betrekking op de productie, controle, transmissie, ontvangst en effecten van geluid.

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

Psychoakoestiek bestudeert de fysieke effecten van geluid op biologische systemen, aanwezig sinds Pythagoras voor het eerst de geluiden hoorde van trillende snaren en hamers die aambeelden slaan in de 6e eeuw voor Christus. Maar de meest schokkende ontwikkeling in de geneeskunde is de echografietechnologie.

2- Elektriciteit en magnetisme

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

Het magnetische veld wordt gecreëerd door een bewegende elektrische stroom en een magnetisch veld kan de beweging van ladingen induceren (elektrische stroom). De regels van elektromagnetisme verklaren ook geomagnetische en elektromagnetische verschijnselen en beschrijven hoe geladen deeltjes van atomen op elkaar inwerken.

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

Magnetisme wordt al lang gebruikt als een fundamenteel instrument voor kompasgeleide navigatie.

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

Wellicht wilt u meer weten over dit onderwerp door de 8 soorten elektromagnetische golven en hun kenmerken te ontdekken.

3- Mechanica

Het houdt verband met het gedrag van fysieke lichamen, wanneer ze worden onderworpen aan krachten of verplaatsingen, en de daaropvolgende effecten van de lichamen in hun omgeving.

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

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

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

Stijve lichamen hebben afmeting en vorm, maar behouden een eenvoud die dicht bij die van het deeltje ligt en kunnen halfstijf zijn (elastisch, vloeibaar).

4- Vloeistofmechanica

Vloeistofmechanica beschrijft de stroming van vloeistoffen en gassen. Vloeistofdynamica is de tak waaruit subdisciplines zoals aerodynamica (de studie van lucht en andere gassen in beweging) en hydrodynamica (de studie van vloeistoffen in beweging) voortkomen.

Vloeistofdynamica wordt veel toegepast: voor de berekening van krachten en momenten in vliegtuigen, de bepaling van de massa van de petroleumvloeistof door de pijpleidingen, naast het voorspellen van weerpatronen, de compressie van nevels in de modellering van interstellaire ruimte en kernwapensplijting.

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 de vloeistofdynamica omvat het berekenen van vloeistofeigenschappen, zoals stroomsnelheid, druk, dichtheid en temperatuur, en functies van ruimte en tijd.

5- Optiek

Optica behandelt 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.

Beschrijft het gedrag van zichtbaar, ultraviolet en infrarood licht. Omdat licht een elektromagnetische golf is, hebben andere vormen van elektromagnetische straling, zoals röntgenstraling, microgolven en radiogolven, vergelijkbare eigenschappen.

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

6- Thermodynamica

Tak van de natuurkunde die de effecten van werk, warmte en energie in een systeem bestudeert. Het werd geboren in de 19e eeuw met het uiterlijk van de stoommachine. Het behandelt alleen de grootschalige observatie en respons van een observeerbaar en meetbaar systeem.

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

De wetten van de thermodynamica zijn:

Enthalpiewet : brengt de verschillende vormen van kinetische en potentiële energie in een systeem in verband met het werk dat het systeem kan doen, plus de overdracht van warmte.
Dit leidt tot de tweede wet en tot de definitie van een andere toestandsvariabele, de entropiewet .
De nulde wet definieert grootschalig thermodynamisch evenwicht, van temperatuur in tegenstelling tot de kleinschalige definitie met betrekking tot de kinetische energie van moleculen.

Takken van moderne fysica

7- Kosmologie

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

Kosmologie, als wetenschap, is ontstaan met het Copernicus-principe - hemellichamen gehoorzamen natuurwetten die identiek zijn aan die van de aarde - en de Newtoniaanse mechanica, waardoor we deze natuurkundige wetten konden begrijpen.

De fysische kosmologie begon in 1915 met de ontwikkeling van Einsteins algemene relativiteitstheorie, gevolgd door grote observationele ontdekkingen in de jaren twintig.

Dramatische vooruitgang in de observationele kosmologie sinds de jaren negentig, inclusief de kosmische microgolfachtergrond, verre supernovae en roodverschuivingsopstanden van de melkweg, leidden tot de ontwikkeling van een standaardmodel voor 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

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

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

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

Gekwantificeerde eigenschappen . Positie, snelheid en kleur komen soms alleen voor in bepaalde hoeveelheden (zoals klikken op nummer voor nummer). Dit staat in tegenstelling tot het concept van de klassieke mechanica, dat zegt dat dergelijke eigenschappen op een vlak, continu spectrum moeten bestaan. Om het idee te beschrijven dat sommige eigenschappen klikken, hebben wetenschappers het werkwoord kwantificeren bedacht.
Lichte deeltjes . De wetenschappers weerlegden 200 jaar aan experimenten door te veronderstellen dat licht zich kan gedragen als een deeltje en niet altijd "als golven / golven in een meer".
Golven van materie . Materie kan zich ook gedragen als een golf. Dit wordt aangetoond door 30 jaar experimenten die bevestigen dat materie (zoals elektronen) als deeltjes kan bestaan.

9- Relativiteit

Deze theorie omvat twee theorieën van Albert Einstein: de speciale relativiteitstheorie, die van toepassing is op elementaire deeltjes en hun interacties - die alle fysische verschijnselen beschrijft behalve de zwaartekracht - en de algemene relativiteitstheorie die de wet van de zwaartekracht en haar relatie met andere krachten van natuur.

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

Hij introduceerde begrippen als ruimtetijd als een verenigde entiteit, gelijktijdigheidsrelativiteit, kinematische en gravitationele dilatatie van tijd en lengtecontractie.

Op het gebied van 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.

10-Kernfysica

Het is een natuurkundig gebied dat de atoomkern bestudeert, zijn interacties met andere atomen en deeltjes, en zijn bestanddelen.

11-Biofysica

Formeel is het een tak van de biologie, hoewel het nauw verwant is aan de natuurkunde, aangezien het biologie bestudeert met fysische principes en methoden.

12-Astrofysica

Formeel gezien is het een tak van de astronomie, hoewel nauw verwant aan de fysica, aangezien het de fysica van de sterren, hun samenstelling, evolutie en structuur bestudeert.

13-Geofysica

Het is een tak van de geografie, hoewel het nauw verwant is aan de natuurkunde, omdat het de aarde bestudeert met de methoden en principes van de fysica.

Onderzoek voorbeelden uit elke branche

1- Akoestiek: UNAM-onderzoek

Het akoestisch laboratorium van het Departement Fysica van de Faculteit Wetenschappen van de UNAM verricht gespecialiseerd onderzoek naar de ontwikkeling en implementatie van technieken die het mogelijk maken akoestische verschijnselen te bestuderen.

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

Een onderzoek dat momenteel bij UNAM plaatsvindt, is het frequentiespectrum van een gitaar, afhankelijk van waar deze wordt aangeslagen. Ook de akoestische signalen van dolfijnen worden 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 op biologische systemen. Dit alles om al het eerdere onderzoek dat over het onderwerp is gedaan in kaart te brengen en nieuwe kennis te verspreiden.

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

Ze spreken ook van 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, onder anderen (Fuentes, 2004).

3- Mechanica: menselijk lichaam en gewichtloosheid

NASA doet al meer dan 50 jaar onderzoek naar de effecten van gewichtloosheid op het menselijk lichaam.

Dankzij deze onderzoeken konden veel astronauten zich veilig op de maan verplaatsen of langer dan een jaar op het internationale ruimtestation wonen.

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

4- Vloeistofmechanica: Leidenfrost-effect

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

Doctoraatsstudenten aan de Universiteit van Luik hebben een experiment opgezet om de effecten van zwaartekracht op de verdampingstijd van een vloeistof en zijn gedrag tijdens dit proces te achterhalen.

Het oppervlak werd aanvankelijk verwarmd en indien nodig hellend. De gebruikte waterdruppels werden gevolgd door middel van infrarood licht, waardoor servomotoren werden geactiveerd telkens wanneer ze zich van het midden van het oppervlak verwijderden (Research and Science, 2015).

5- Optica: de observaties van Ritter

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

Ritter baseerde zijn onderzoek op de ontdekking van infrarood licht door William Herschel in 1800 en stelde zo vast dat het bestaan van onzichtbare lichten mogelijk was en voerde experimenten uit met zilverchloride en verschillende lichtbundels (Cool Cosmos, 2017) .

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

Dit onderzoek richt zich op de studie van alternatieve energie- en warmtebronnen, zoals zonne-energie, met als voornaamste interesse de thermodynamische projectie van zonne-energie als duurzame energiebron (Bernardelli, 201).

Hiertoe is het studiedocument onderverdeeld in vijf categorieën:

1- Zonnestraling en energieverdeling op het aardoppervlak.

2- Gebruik van zonne-energie.

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

4- Thermodynamische installaties en types.

5- Case studies in Brazilië, Chili en Mexico.

7- Kosmologie: Dark Energy Survey

De Survey on Dark Energy of Dark Energy Survey, was een wetenschappelijke studie die in 2015 werd uitgevoerd en waarvan het belangrijkste doel was om de grootschalige structuur van het universum te meten.

Met dit onderzoek werd het spectrum geopend voor tal van kosmologische onderzoeken, die proberen de hoeveelheid donkere materie die aanwezig is in het huidige universum en de verspreiding ervan te bepalen.

Aan de andere kant zijn de resultaten van DES in tegenspraak met 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 voor 26% uit donkere materie bestaat.

Er zijn ook positioneringskaarten ontwikkeld die de structuur van 26 miljoen verre sterrenstelsels nauwkeurig hebben gemeten (Bernardo, 2017).

8- Kwantummechanica: informatietheorie en kwantumcomputers

Dit onderzoek wil twee nieuwe wetenschapsgebieden onderzoeken, zoals informatie en kwantumcomputers. Beide theorieën zijn fundamenteel voor de vooruitgang van telecommunicatie- en informatieverwerkende apparaten.

Deze studie presenteert de huidige staat van quantum computing, ondersteund door de vooruitgang die is geboekt door de Group of Quantum Computation (GQC) (López), een instelling die zich toelegt op het houden van lezingen en het genereren van kennis over het onderwerp, gebaseerd op de eerste Turing's postulaten over computers.

9- Relativiteit: Icarus-experiment

Het experimentele onderzoek van Icarus, uitgevoerd in het laboratorium van Gran Sasso, Italië, bracht de wetenschappelijke wereld geruststellend door te verifiëren dat Einsteins relativiteitstheorie waar is.

Dit onderzoek heeft de snelheid van zeven neutrino's gemeten met een lichtbundel van het Europees Centrum voor Nucleair Onderzoek (CERN), waarbij werd geconcludeerd dat neutrino's de lichtsnelheid niet overschrijden, zoals in eerdere experimenten in hetzelfde laboratorium was geconcludeerd.

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

Blijkbaar was de eerder door CERN gegeven conclusie te wijten aan een slechte gps-verbinding op het moment dat het experiment werd uitgevoerd (El tiempo, 2012).

Referenties

Waarin verschilt de klassieke fysica van de moderne fysica? Opgehaald op reference.com.
Elektriciteit en magnetisme. World of Earth Science. Copyright 2003, The Gale Group, Inc. Opgehaald op encyclopedia.com.
Mechanica. Opgehaald op wikipedia.org.
Vloeiende dynamiek. Opgehaald op wikipedia.org.
Optiek. Definitie. Hersteld op dictionary.com.
Optiek. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5e Ed.). McGraw-Hill. 1993.
Optiek. Opgehaald op wikipedia.org.
Wat is termodynamica? Opgehaald op grc.nasa.gov.
Einstein A. (1916). Relativiteitstheorie: de speciale en algemene theorie. Opgehaald op wikipedia.org.
Will, Clifford M (2010). "Relativiteit". Grolier Multimedia Encyclopedia. Opgehaald op wikipedia.org.
Wat is het bewijs voor de oerknal? Opgehaald op astro.ucla.edu.
Planck onthult een bijna perfect universum. Hersteld in esa.int.

DE 13 TAKKEN VAN KLASSIEKE EN MODERNE FYSICA - FYSIEK - 2026