La fisica è una scienza esatta, teorica e sperimentale che studia le proprietà della materia, dell'energia, del tempo e dello spazio e l'interazione tra di loro. Cerca l'accuratezza e la precisione nelle loro conclusioni e che queste possano essere verificate attraverso esperimenti.
Spiega i fenomeni naturali attraverso leggi, escluse quelle che modificano la struttura molecolare dei corpi. È strettamente correlato alla matematica, si basa su di essa per esprimere lo studio della realtà che ti occupa. D'altra parte, include dentro
il suo campo di studi alla chimica, alla biologia e all'elettronica, oltre a spiegare i loro fenomeni.
La fisica studia i fenomeni della materia basando le sue teorie sulla meccanica classica da cui studia le leggi che governano il moto, sull'elettrodinamica classica per lo studio delle cariche elettromagnetiche, sulla termodinamica per lo studio del calore e delle forme di energia, sulla meccanica quantistica che studiare la natura su scala piccolo spazio e in statistica per studiare le frequenze e le probabilità di accadimento dei fenomeni fisici.
Rami della fisica classica
La fisica, per lo studio della realtà, si divide in tre grandi branche che permettono di studiare i fenomeni naturali da un aspetto specifico della realtà, sono:
- Fisica classica
- Fisica moderna e
- Fisica contemporanea.
Cosa è considerata la fisica classica?
La fisica classica comprende gli studi e le teorie precedenti l'emergere della meccanica quantistica. È anche chiamata fisica newtoniana perché fare affidamento sulle leggi di Newton relativo al movimento sugli oggetti.
La Fisica Classica studia fenomeni che hanno una velocità inferiore alla velocità della luce e le cui scale spaziali sono inferiori alle dimensioni di atomi e molecole.
La fisica classica comprende le seguenti discipline:
Meccanica classica:
Scienza che studia le leggi del moto di Newton, riferite al comportamento di corpi fisici molto piccoli a riposo ea basse velocità in relazione alla velocità della luce.
Sia la meccanica classica che la fisica classica in generale si basano sulle leggi di Newton, in particolare su riferendosi al movimento dei corpi nell'universo.
Termodinamica:
È la scienza responsabile della descrizione degli stati di equilibrio termodinamico a livello macroscopico. La termodinamica è responsabile dello studio dell'interazione tra il calore e altre forme di energia. Le variabili che usa per descrivere le diverse situazioni sono temperatura, pressione, volume e numero di moli.
È compreso da equilibrio termale quello stato in cui le temperature di due corpi sono equalizzate, con differenti temperature iniziali e che una volta che le temperature sono state equiparate, il flusso di calore viene sospeso, entrambi i corpi raggiungono il suddetto equilibrio termico.
Ad esempio abbiamo l'uso del termometro, uno strumento che determina la propria temperatura. Quindi per conoscere la temperatura di un altro corpo o sostanza, entrambi vengono messi in equilibrio termico. Sapendo che in equilibrio termico sia il corpo che il termometro sono alla stessa temperatura, la temperatura indicata dal termometro sarà anche la temperatura del corpo a confronto.
Lo studio della reazione dei sistemi ai cambiamenti nel loro ambiente è utile in un'ampia varietà di rami della scienza e dell'ingegneria ... Ecco alcune delle applicazioni della termodinamica:
Nell'ingegneria dei materiali corrono trasferimento di calore ed energia alle materie prime per la produzione di nuovi materiali. Ad esempio abbiamo il processo di cottura ad alta temperatura di un pezzo di ceramica le cui proprietà finali dipenderanno proprio dalla temperatura a cui è stato sottoposto.
A livello industriale abbiamo il processo di pastorizzazione e produzione di formaggio e burro mediante trasferimento di calore. Nell'industria siderurgica, diversi tipi di acciaio si ottengono fondendo varie sostanze in forni ad altissima temperatura.
Elettromagnetismo:
I fenomeni elettrici e magnetici vengono studiati e unificati in un'unica teoria attraverso l'elettromagnetismo. Michael Faraday e James Clerk MaxwelSono stati i primi esponenti della sua fondazione.
L'elettromagnetismo si basa sulle quattro equazioni differenziali vettoriali di Maxwell, che mettono in relazione i campi elettrici e magnetici con le rispettive sorgenti materiali.
La teoria elettromagnetica include corrente elettrica, polarizzazione elettrica e polarizzazione magnetica. I fenomeni fisici macroscopici che coinvolgono cariche elettriche a riposo e in movimento e gli effetti dei campi magnetici ed elettrici su sostanze liquide, solide e gassose sono oggetto di descrizione dell'elettromagnetismo.
Esempi di utilizzo dell'elettromagnetismo sono evidenziati nel motori elettrici e generatori, che sono dispositivi utilizzati per la conversione dell'energia meccanica in energia elettrica o viceversa.
Generatore, alternatore o dinamo è il nome dato al dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Il motore è il dispositivo che trasforma l'energia elettrica in energia meccanica.
Come esempio di elettromagnetismo abbiamo la bussola. Il movimento degli aghi si basa sui principi magnetici dei poli terrestri e su principi elettrici dovuti all'interazione e all'attrito che genera.
L'ottica:
La generazione della radiazione elettromagnetica, le sue proprietà e la sua interazione con la materia, in particolare la sua manipolazione e controllo, è ciò che l'ottica fisica è responsabile dello studio.
La luce è la gamma di lunghezze d'onda elettromagnetiche che l'occhio umano può percepire ed è proprio l'ottica ad essere responsabile del suo studio. È orientato alla scoperta e all'applicazione di nuovi fenomeni. Sulla base di ciò, i ricercatori utilizzano e sviluppano sorgenti luminose attraverso l'intero spettro elettromagnetico.
L'ottica ha avuto un impatto su strumentazione, comunicazioni e metrologia.
Acustica:
L'acustica è una branca della fisica che si occupa di studiare le onde meccaniche propagate attraverso la materia in uno qualsiasi dei suoi stati (solido, liquido o gassoso) mediante modelli fisici e matematici.
L'acustica studia tutto ciò che riguarda la produzione, trasmissione, memorizzazione, percezione o riproduzione del suono. L'ingegneria acustica si occupa delle applicazioni tecnologiche dell'acustica.
Come esempi di fisica acustica possiamo citare:
1. Dispositivi elettronici per rendere la comunicazione più efficace.
2. Nel campo della medicina è stato efficace nella creazione di immagini
del corpo umano mediante ultrasuoni.
3. I microfoni
Dinamica dei fluidi:
La meccanica dei fluidi è una sotto-branca della meccanica del continuo che si occupa dello studio del movimento dei fluidi (liquidi e gas) e delle forze che li provocano.
Nell'ingegneria chimica, civile, industriale, aeronautica, meteorologica, cantieristica e oceanografia, l'intervento della meccanica dei fluidi è di fondamentale importanza.
Fisica moderna
Questo ramo, chiamato anche fisica quantistica, iniziò a all'inizio del XX secolo. Con la proposta del fisico tedesco Max Planck (1858-1947) in cui spiegava che in un corpo scuro la radiazione è misurata dalla luce. Si basa sulla teoria quantistica emersa nel 1900 e sulla teoria della relatività nel 1905.
Albert Einstein, nel 1905 rafforzò la teoria quantistica e nel 1920 fu chiamata meccanica quantistica come branca della fisica. Si tratta di fenomeni che avvengono a velocità prossime a quella della luce, o le cui scale spaziali sono dell'ordine degli atomi e delle molecole.
Studia le caratteristiche, il comportamento e radiazione di particelle a livello atomico e subatomico. La meccanica quantistica insieme alla teoria della relatività costituiscono quella che oggi chiamiamo fisica moderna.
Fisica contemporanea
Il suo inizio si trova alla fine del XX secolo e all'inizio del XXI secolo, vale a dire che stiamo vivendo nell'era della fisica contemporanea. La fisica contemporanea si occupa di studiare la complessità della natura, dei fenomeni su scala nanoscopica e dei processi al di fuori dell'equilibrio termodinamico. È la teoria del caos e della turbolenza.