I 9 rami della fisica classica e moderna

Tra i rami della fisica classica e moderna Possiamo mettere in evidenza l'acustica, l'ottica o la meccanica nel campo più primitivo, e la cosmologia, la meccanica quantistica o la relatività nelle applicazioni più recenti.

La fisica classica descrive le teorie sviluppate prima del 1900 e la fisica moderna gli eventi che hanno avuto luogo dopo il 1900. La fisica classica si occupa di materia ed energia, su scala macro, senza entrare negli studi più complessi dei quanti, soggetto della fisica moderna.

Max Planck, uno dei più importanti scienziati della storia, ha segnato la fine della fisica classica e l'inizio della fisica moderna con la meccanica quantistica.

Filiali di fisica classica

1- Acustica

L'orecchio è lo strumento biologico per eccellenza per ricevere certe vibrazioni ondulate e interpretarle come suoni.

L'acustica, che si occupa dello studio del suono (onde meccaniche in gas, liquidi e solidi), è legata alla produzione, al controllo, alla trasmissione, alla ricezione e agli effetti del suono.

La tecnologia acustica include la musica, lo studio dei fenomeni geologici, atmosferici e sottomarini.

La psicoacustica studia gli effetti fisici del suono nei sistemi biologici, presenti da quando Pitagora sentì, per la prima volta, i suoni delle corde vibranti e dei martelli che colpirono le incudini nel sesto secolo aC. C. Ma lo sviluppo più impressionante in medicina, è la tecnologia degli ultrasuoni.

2- Elettricità e magnetismo

Elettricità e magnetismo provengono da un'unica forza elettromagnetica. L'elettromagnetismo è una branca della scienza fisica che descrive le interazioni tra elettricità e magnetismo.

Il campo magnetico è creato da una corrente elettrica in movimento e un campo magnetico può indurre il movimento di cariche (corrente elettrica). Le regole dell'elettromagnetismo spiegano anche i fenomeni geomagnetici ed elettromagnetici, descrivendo come le particelle cariche di atomi interagiscono.

In passato, l'elettromagnetismo veniva sperimentato sulla base degli effetti del fulmine e delle radiazioni elettromagnetiche come un effetto di luce.

Il magnetismo è stato usato, a lungo, come strumento fondamentale per la navigazione guidato dalla bussola.

Il fenomeno delle cariche elettriche a riposo fu rilevato dagli antichi romani che osservarono il modo in cui un pettine levigato attirava particelle. Nel contesto di cariche positive e negative, le cariche uguali si respingono a vicenda, e le cariche diverse si attraggono a vicenda.

Potresti essere interessato a saperne di più su questo argomento scoprendo gli 8 tipi di onde elettromagnetiche e le loro caratteristiche.

3- Meccanica

È collegato al comportamento dei corpi fisici, se sottoposti a forze o spostamenti, e ai successivi effetti dei corpi nel loro ambiente.

All'alba del modernismo, gli scienziati Jayam, Galileo, Keplero e Newton gettarono le basi per quella che oggi è conosciuta come meccanica classica.

Questa sottodisciplina riguarda il movimento delle forze su oggetti e particelle che sono a riposo o in movimento a velocità significativamente inferiori a quella della luce. La meccanica descrive la natura dei corpi.

Il termine corpo include particelle, proiettili, veicoli spaziali, stelle, parti di macchinari, parti di solidi, parti di liquidi (gas e liquidi). Le particelle sono corpi con poca struttura interna, trattati come punti matematici nella meccanica classica.

I corpi rigidi hanno dimensioni e forma, ma mantengono una semplicità vicina a quella della particella e possono essere semi-rigidi (elastici, fluidi).

4- Meccanica dei fluidi

La meccanica dei fluidi descrive il flusso di liquidi e gas. La fluidodinamica è il ramo da cui emergono le sotto-discipline, come l'aerodinamica (lo studio dell'aria e degli altri gas in movimento) e l'idrodinamica (lo studio dei liquidi mobili).

La dinamica dei fluidi è ampiamente applicata: per il calcolo delle forze e dei momenti negli aeroplani, la determinazione della massa del fluido oleoso attraverso le condotte, oltre alla previsione dei modelli meteorologici, la compressione delle nebulose nel spazio interstellare e la modellazione della fissione nucleare.

Questo ramo offre una struttura sistematica che comprende leggi empiriche e semi-empiriche derivate dalla misurazione del flusso e utilizzate per risolvere problemi pratici.

La soluzione a un problema di fluidodinamica implica il calcolo delle proprietà del fluido, come la velocità del flusso, la pressione, la densità e la temperatura e le funzioni di spazio e tempo.

5- Ottica

L'ottica si occupa delle proprietà e dei fenomeni di luce e visione visibili e invisibili. Studiare il comportamento e le proprietà della luce, comprese le sue interazioni con la materia, oltre a costruire strumenti appropriati.

Descrivere il comportamento della luce visibile, ultravioletta e infrarossa.Poiché la luce è un'onda elettromagnetica, altre forme di radiazione elettromagnetica come i raggi X, le microonde e le onde radio hanno proprietà simili.

Questo ramo è rilevante per molte discipline correlate come l'astronomia, l'ingegneria, la fotografia e la medicina (oftalmologia e optometria). Le sue applicazioni pratiche si trovano in una varietà di tecnologie e oggetti di uso quotidiano, tra cui specchi, lenti, telescopi, microscopi, laser e fibre ottiche.

6- Termodinamica

Filiale della fisica che studia gli effetti del lavoro, del calore e dell'energia di un sistema. Nacque nel 19 ° secolo con l'aspetto del motore a vapore. Si occupa solo dell'osservazione e della risposta su larga scala di un sistema osservabile e misurabile.

Interazioni di gas su piccola scala sono descritte dalla teoria cinetica dei gas. I metodi si completano a vicenda e sono spiegati in termini di termodinamica o teoria cinetica.

Le leggi della termodinamica sono:

• Entalpia: mette in relazione le diverse forme di energia cinetica e potenziale, in un sistema, con il lavoro che il sistema può svolgere, oltre al trasferimento di calore.
• Ciò porta alla seconda legge e alla definizione di un'altra variabile di stato chiamata legge entropia.
• il legge zeroth definisce l'equilibrio termodinamico su larga scala, della temperatura rispetto alla definizione di scala ridotta relativa all'energia cinetica delle molecole.

Filiali di fisica moderna

7- Cosmologia

È lo studio delle strutture e delle dinamiche dell'Universo su una scala più ampia. Studia la sua origine, struttura, evoluzione e destinazione finale.

La cosmologia, come scienza, ha avuto origine dal principio di Copernico - i corpi celesti obbediscono a leggi fisiche identiche a quelle della Terra - e la meccanica newtoniana, che ci ha permesso di capire quelle leggi fisiche.

La cosmologia fisica iniziò nel 1915 con lo sviluppo della teoria della relatività generale di Einstein, seguita da importanti scoperte osservative negli anni '20.

I progressi drammatici nella cosmologia osservativa dagli anni '90, incluso lo sfondo delle microonde cosmiche, le lontane ricerche di supernove e redshift nella galassia, hanno portato allo sviluppo di un modello standard di cosmologia.

Questo modello aderisce al contenuto di grandi quantità di materia oscura e di energie oscure contenute nell'universo, la cui natura non è ancora ben definita.

8- Meccanica quantistica

Filiale della fisica che studia il comportamento della materia e della luce, sulla scala atomica e subatomica. Il suo obiettivo è descrivere e spiegare le proprietà delle molecole e degli atomi e dei loro componenti: elettroni, protoni, neutroni e altre particelle più esoteriche come quark e gluoni.

Queste proprietà includono le interazioni delle particelle tra loro e con la radiazione elettromagnetica (luce, raggi X e raggi gamma).

Numerosi scienziati hanno contribuito all'istituzione di tre principi rivoluzionari che hanno gradualmente ottenuto l'accettazione e la verifica sperimentale tra il 1900 e il 1930.

• Proprietà quantificate. La posizione, la velocità e il colore possono talvolta verificarsi solo in quantità specifiche (ad esempio, facendo clic sul numero per numero). Ciò contrasta con il concetto di meccanica classica, secondo cui tali proprietà devono esistere in uno spettro piatto e continuo. Per descrivere l'idea che alcune proprietà cliccano, gli scienziati hanno coniato il verbo quantificare.
• Particelle di luce. Gli scienziati hanno confutato 200 anni di esperimenti postulando che la luce può comportarsi come una particella e non sempre "come onde / onde in un lago".
• Onde della materia. La materia può anche comportarsi come un'onda. Ciò è dimostrato da 30 anni di esperimenti che affermano che la materia (come gli elettroni) può esistere come particelle.

9- Relatività

Questa teoria comprende due teorie di Albert Einstein: la relatività speciale, che si applica alle particelle elementari e le loro interazioni -describiendo tutti i fenomeni fisici, tranne la gravità e la relatività generale spiega la legge di gravità e il suo rapporto con le altre forze la natura

Si applica al regno cosmologico, all'astrofisica e all'astronomia. La relatività trasformò i postulati della fisica e dell'astronomia nel 20 ° secolo, bandendo 200 anni di teoria newtoniana.

Introdusse concetti come spazio-tempo come entità unificata, relatività della simultaneità, dilatazione cinematica e gravitazionale del tempo e contrazione della lunghezza.

Nel campo della fisica, ha migliorato la scienza delle particelle elementari e le loro interazioni fondamentali, insieme con l'inaugurazione dell'era nucleare.

La cosmologia e l'astrofisica predissero straordinari fenomeni astronomici come stelle di neutroni, buchi neri e onde gravitazionali.

Esempi di ricerca di ogni ramo

1- Acustica: indagini dell'UNAM

Il laboratorio di acustica del Dipartimento di Fisica della Facoltà di Scienze della UNAM rende la ricerca specializzata nello sviluppo e implementazione di tecniche per studiare i fenomeni acustici.

Gli esperimenti più comuni includono diversi media con strutture fisiche dissimili. Questi mezzi possono essere fluidi, gallerie del vento o l'uso di un getto supersonico.

Un'indagine che attualmente si svolge presso l'UNAM è lo spettro di frequenze di una chitarra, a seconda del luogo in cui viene suonata. Si stanno studiando anche i segnali acustici emessi dai delfini (Forgach, 2017).

2- Elettricità e magnetismo: effetto dei campi magnetici nei sistemi biologici

L'Università del distretto Francisco José Caldas, conduce ricerche sugli effetti dei campi magnetici nei sistemi biologici. Tutto ciò al fine di identificare tutte le precedenti indagini che sono state fatte sull'argomento ed emettere nuove conoscenze.

La ricerca indica che il campo magnetico terrestre è permanente e dinamico, con periodi alternati di intensità sia alta che bassa.

Inoltre si parla di specie che dipendono dalla configurazione di questo campo magnetico per l'orientamento, come le api, formiche, salmone, balene, squali, delfini, farfalle, tartarughe, tra gli altri (Fuentes, 2004).

3- Meccanica: corpo umano e gravità zero

Per più di 50 anni, la NASA ha avanzato ricerche sugli effetti della gravità zero sul corpo umano.

Queste indagini hanno permesso a numerosi astronauti di muoversi in sicurezza sulla Luna, o di vivere per più di un anno sulla Stazione Spaziale Internazionale.

ricerca della NASA analizza gli effetti meccanici di gravità zero ha sul corpo, al fine di ridurre loro e garantire che astronauti possono essere inviati in luoghi più remoti nel sistema solare (Strickland & gru, 2016).

4- Meccanica dei fluidi: effetto Leidenfrost

L'effetto Leidenfrost è un fenomeno che si verifica quando una goccia di un fluido tocca una superficie calda ad una temperatura superiore al suo punto di ebollizione.

I dottorandi dell'Università di Liegi hanno creato un esperimento per conoscere gli effetti della gravità sul tempo di evaporazione di un fluido e il suo comportamento durante questo processo.

La superficie è stata inizialmente riscaldata e inclinata quando necessario. gocce d'acqua utilizzati sono stati tracciati da una luce infrarossa, attivando servomotori quando hanno lasciato il centro della superficie (Research and Science, 2015).

5- Ottica: osservazioni Ritter

Johann Wilhelm Ritter era un farmacista e scienziato tedesco, che condusse numerosi esperimenti medici e scientifici. Tra i suoi contributi più importanti nel campo dell'ottica c'è la scoperta della luce ultravioletta.

Ritter basa la sua ricerca sulla scoperta di luce infrarossa da William Herschel nel 1800, determinando in tal modo che era l'esistenza di luce invisibile possibile e condurre esperimenti con cloruro d'argento e fasci di luce differenti (Cosmos freddi, 2017) .

6- Termodinamica: energia solare termodinamica in America Latina

Questa ricerca si concentra sullo studio delle fonti energetiche e calore alternative, come l'energia solare, con la termodinamica interesse principale proiezione di energia solare come fonte di energia sostenibile (Bernardelli, 201).

A tal fine, il documento di studio è diviso in cinque categorie:

1- Radiazione solare e distribuzione di energia sulla superficie terrestre.

2- Usi di energia solare.

3- Background ed evoluzione degli usi dell'energia solare.

4- Installazioni e tipi termodinamici.

5- Case studies in Brasile, Cile e Messico.

7- Cosmologia: Dark Energy Survey

The Dark Energy Survey, o Dark Energy Survey, è stato uno studio scientifico condotto nel 2015, il cui scopo principale era misurare la struttura su larga scala dell'universo.

Con questa ricerca, lo spettro è stato aperto a numerose indagini cosmologiche, che mirano a determinare la quantità di materia oscura presente nell'universo corrente e la sua distribuzione.

D'altra parte, i risultati del DES sono contrari alle teorie tradizionali sul cosmo, emesse dopo la missione spaziale di Planck, finanziata dall'Agenzia spaziale europea.

Questa ricerca ha confermato la teoria che l'universo è attualmente composto da materia oscura al 26%.

Sono state inoltre sviluppate mappe di posizionamento che misurano accuratamente la struttura di 26 milioni di galassie distanti (Bernardo, 2017).

8- Meccanica quantistica: teoria dell'informazione e calcolo quantistico

Questa ricerca cerca di indagare su due nuove aree della scienza, come l'informatica e l'informatica quantistica. Entrambe le teorie sono fondamentali per il progresso delle telecomunicazioni e dei dispositivi di elaborazione delle informazioni.

Questo studio presenta lo stato attuale dell'informatica quantistica, supportato dai progressi compiuti dal Quantum Computation Group (GQC) (López), un'istituzione dedicata a dare discorsi e generare conoscenze sull'argomento, basato sul primo Turing postula sul calcolo.

9- Relatività: esperimento Icaro

La ricerca sperimentale Icarus, condotta nel laboratorio del Gran Sasso in Italia, ha portato tranquillità al mondo scientifico confermando che la teoria della relatività di Einstein è vera.

Questa indagine ha misurato la velocità di sette neutrini con un raggio di luce dato dal Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN), concludendo che i neutrini non superano la velocità della luce, come era stato concluso nell'esperimento passato dello stesso laboratorio.

Questi risultati erano opposti a quelli ottenuti in precedenti esperimenti dal CERN, che negli anni precedenti aveva concluso che i neutrini percorrevano 730 chilometri più velocemente della luce.

Apparentemente, la conclusione precedentemente fornita dal CERN era dovuta a una cattiva connessione GPS al momento dell'esperimento (El tiempo, 2012).

riferimenti

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