Natuurkunde is een exacte, theoretische en experimentele wetenschap die de eigenschappen van materie, energie, tijd en ruimte en de interactie daartussen bestudeert. Zoek naar de nauwkeurigheid en precisie in hun conclusies en dat deze kunnen worden geverifieerd door middel van experimenten.
Het verklaart natuurlijke verschijnselen door middel van wetten, met uitzondering van die welke de moleculaire structuur van lichamen wijzigen. Het is nauw verwant aan wiskunde, het vertrouwt erop om de studie van de werkelijkheid uit te drukken dat je bezighoudt. Aan de andere kant omvat het binnenin
zijn vakgebied naar scheikunde, biologie en elektronica, naast het verklaren van hun verschijnselen.
De fysica bestudeert de verschijnselen van materie en baseert haar theorieën op de klassieke mechanica, van waaruit het de wetten bestudeert die beweging regelen, op klassieke elektrodynamica voor de studie van elektromagnetische ladingen, op thermodynamica voor de studie van warmte en vormen van energie., In de kwantummechanica dat studeer de natuur op schaal kleine ruimte en in statistieken om frequenties en waarschijnlijkheden van voorkomen van fysische verschijnselen te bestuderen.
Takken van klassieke fysica
De natuurkunde, voor de studie van de werkelijkheid, is verdeeld in drie grote takken waarmee je natuurlijke verschijnselen kunt bestuderen vanuit een specifiek aspect van de werkelijkheid, ze zijn:
- Klassieke fysica
- Moderne fysica en
- Hedendaagse natuurkunde.
Wat wordt als klassieke fysica beschouwd?
Klassieke fysica omvat de studies en theorieën voorafgaand aan de opkomst van de kwantummechanica. Het wordt ook wel Newtoniaanse fysica genoemd omdat vertrouw op de wetten van Newton met betrekking tot beweging over objecten.
Klassieke fysica bestudeert verschijnselen die een snelheid hebben die kleiner is dan de lichtsnelheid en waarvan de ruimtelijke schaal kleiner is dan de grootte van atomen en moleculen.
Klassieke fysica omvat de volgende disciplines:
Klassieke mechanica:
Wetenschap die de bewegingswetten van Newton bestudeert, verwijzend naar het gedrag van zeer kleine fysieke lichamen in rust en bij lage snelheden in relatie tot de lichtsnelheid.
Zowel de klassieke mechanica als de klassieke fysica in het algemeen zijn gebaseerd op de wetten van Newton, in het bijzonder op de verwijzend naar de beweging van lichamen in het universum.
Thermodynamica:
Het is de wetenschap die verantwoordelijk is voor de beschrijving van de toestanden van thermodynamisch evenwicht op macroscopisch niveau. Thermodynamica is verantwoordelijk voor het bestuderen van de interactie tussen warmte en andere vormen van energie. De variabelen die hij gebruikt om verschillende situaties te beschrijven, zijn temperatuur, druk, volume en aantal mol.
Het wordt begrepen door thermisch evenwicht die toestand waarin de temperaturen van twee lichamen gelijk zijn, met verschillende begintemperaturen en dat zodra de temperaturen gelijk zijn, de warmtestroom wordt onderbroken, waarbij beide lichamen het bovengenoemde thermische evenwicht bereiken.
Als voorbeeld hebben we het gebruik van de thermometer, een instrument dat zijn eigen temperatuur bepaalt. Dus om de temperatuur van een ander lichaam of substantie te kennen, worden beide in thermisch evenwicht gebracht. Wetende dat bij thermisch evenwicht zowel het lichaam als de thermometer dezelfde temperatuur hebben, is de temperatuur die door de thermometer wordt aangegeven ook de temperatuur van het te vergelijken lichaam.
De studie van de reactie van systemen op veranderingen in hun omgeving is nuttig in een breed scala van takken van wetenschap en techniek ... Hier zijn enkele van de toepassingen van thermodynamica:
In materiaalkunde lopen ze warmte- en energieoverdracht tot grondstoffen voor de fabricage van nieuwe materialen. Als voorbeeld hebben we het bakproces op hoge temperatuur van een stuk keramiek waarvan de uiteindelijke eigenschappen precies zullen afhangen van de temperatuur waaraan het werd blootgesteld.
Op industrieel niveau hebben we het proces van pasteurisatie en vervaardiging van kaas en boter door middel van warmteoverdracht. In de staalindustrie worden verschillende staalsoorten verkregen door verschillende stoffen samen te smelten in ovens met extreem hoge temperaturen.
Elektromagnetisme:
Elektrische en magnetische verschijnselen worden bestudeerd en verenigd in één theorie door middel van elektromagnetisme. Michael Faraday en James Clerk MaxwelHij waren de eerste exponenten van de oprichting ervan.
Elektromagnetisme is gebaseerd op Maxwell's vier vectordifferentiaalvergelijkingen, die elektrische en magnetische velden relateren aan hun respectievelijke materiële bronnen.
Elektromagnetische theorie omvat elektrische stroom, elektrische polarisatie en magnetische polarisatie. Macroscopische fysische verschijnselen waarbij elektrische ladingen in rust en in beweging zijn en de effecten van magnetische en elektrische velden op vloeibare, vaste en gasvormige stoffen zijn onderwerpen van beschrijving van elektromagnetisme.
Voorbeelden van het gebruik van elektromagnetisme zijn te vinden in de elektrische motoren en generatoren, dat zijn apparaten die worden gebruikt voor de omzetting van mechanische energie in elektrische energie of vice versa.
Generator, dynamo of dynamo is de naam die wordt gegeven aan het apparaat dat mechanische energie omzet in elektrische energie. Motor is het apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie.
Als voorbeeld van elektromagnetisme we hebben het kompas. De beweging van de naalden is gebaseerd op de magnetische principes van de aardpolen en op elektrische principes vanwege de interactie en wrijving die het genereert.
De optiek:
Het genereren van elektromagnetische straling, de eigenschappen ervan en de interactie met materie, vooral de manipulatie en controle ervan, is wat de fysieke optica bestudeert.
Licht is het bereik van elektromagnetische golflengten dat het menselijk oog kan waarnemen en het is precies de optica die verantwoordelijk is voor de studie ervan. Het is gericht op het ontdekken en toepassen van nieuwe verschijnselen. Op basis daarvan gebruiken en ontwikkelen de onderzoekers lichtbronnen over het hele elektromagnetische spectrum.
Optica heeft een impact gehad op instrumentatie, communicatie en metrologie.
Akoestiek:
Akoestiek is een tak van de fysica die zich bezighoudt met het bestuderen van de mechanische golven die zich door materie voortplanten in een van zijn toestanden (vast, vloeibaar of gas) door middel van fysieke en wiskundige modellen.
Akoestiek bestudeert alles wat met de productie, transmissie, opslag, perceptie of weergave van geluid te maken heeft. Akoestische engineering houdt zich bezig met de technologische toepassingen van akoestiek.
Als voorbeelden van akoestische fysica kunnen we noemen:
1. Elektronische apparaten om communicatie effectiever te maken.
2. Op het gebied van geneeskunde is het effectief geweest bij het maken van afbeeldingen
van het menselijk lichaam door middel van echografie.
3. De microfoons
Vloeistofdynamica:
Vloeistofmechanica is een subtak van continuümmechanica die zich bezighoudt met de studie van de beweging van vloeistoffen (vloeistoffen en gassen) en de krachten die deze veroorzaken.
In de chemische, civiele, industriële techniek, luchtvaart, meteorologie, scheepsbouw en oceanografie is de tussenkomst van de vloeistofmechanica van fundamenteel belang.
Moderne fysica
Deze tak, ook wel kwantumfysica genoemd, begon bij vroege XNUMXe eeuw. Met het voorstel van de Duitse natuurkundige Max Planck (1858-1947) waarin hij uitlegde dat in een donker lichaam straling wordt gemeten door licht. Het is gebaseerd op de kwantumtheorie die in 1900 opkwam en de relativiteitstheorie in 1905.
Albert Einstein versterkte in 1905 de kwantumtheorie en in 1920 werd het kwantummechanica genoemd als een tak van de fysica. Het behandelt verschijnselen die optreden bij snelheden die dicht bij die van licht liggen, of waarvan de ruimtelijke schaal in de orde van atomen en moleculen ligt.
Bestudeer de kenmerken, het gedrag en deeltjesstraling op atomair en subatomair niveau. Kwantummechanica vormt samen met de relativiteitstheorie wat we nu moderne fysica noemen.
Hedendaagse natuurkunde
Het begin ligt aan het einde van de XNUMXe eeuw en het begin van de XNUMXe eeuw, dat wil zeggen dat we in het tijdperk van de hedendaagse fysica leven. De hedendaagse fysica houdt zich bezig met het bestuderen van de complexiteit van de natuur, van fenomenen op nanoscopische schaal en van processen buiten het thermodynamisch evenwicht. Het is de theorie van chaos en turbulentie.