Разделы физики и что они изучают кратко

Обновлено: 03.07.2024

С тех пор, как древние цивилизации начали интересоваться законами, которые управляют поведением объектов в мире, физика расширяется, чтобы ответить на все неизвестные о функционировании Вселенной.

Что такое физика и что она изучает?

Поскольку Галилео Галилей осмелился сказать, что Земля не является центром Вселенной, пока Стивен Хокинг не рассказал нам о природе черных дыр, проходя через Исаака Ньютона, устанавливающего законы гравитации, великие личности внесли свой вклад в каждую из них. принципы, управляющие природой. Однако по мере того, как мы продвигаемся в познании Вселенной, тем больше мы осознаем ее сложность.

Эта чрезвычайная сложность природы явлений привела к тому, что физика как таковая должна специализироваться в различных областях, каждая из которых имеет свою область исследований. Хотя физику можно определить как науку, изучающую свойства материи и энергии, существует множество различных нюансов и объектов исследования.

В этой статье мы рассмотрим, что это за разделы физики., разделяя их как по историческому времени, в котором они возникли, так и по объекту исследования.

Отрасли физики по исторической эпохе

Несмотря на то, что древние философы уже проводили исследования явлений, которые мы могли классифицировать в рамках физики, мы традиционно считаем, что физика как чистая наука родилась в семнадцатом веке с научной революцией. Именно в это время ученые начали применять математические законы в экспериментах с движением объектов.

Поэтому мы составляем классификацию отраслей этой науки по историческому периоду., различая классическую, современную и современную физику.

1. Классическая физика

Классическая физика - это отрасль физики, которая развивалась в течение первых веков существования этой науки и изучала явления, связанные с большими объектами, которые двигались со скоростью значительно ниже скорости света или которые, по крайней мере, могли быть изучены с помощью технологии времени.

Исаак Ньютон был пропагандистом классической физики, существовавшей с 17 до начала 20 века. Ветви, соответствующие этому времени, следующие:

Классическая механика: Это раздел физики, отвечающий за изучение и анализ движения объектов земного размера под действием естественных или искусственных сил.
Гидрология: Это раздел физики, изучающий движение жидких тел, их циркуляцию, распределение и свойства в океанах, на поверхности суши и в атмосфере.
Термодинамика: Это дисциплина, отвечающая за измерение тепловых изменений в теле, вызванных изменениями условий, в которых оно находится.
Акустика: Это раздел физики, целью которого является изучение механических волн, которые распространяются в среде и отвечают за звуки, инфразвук и ультразвук.
Оптика: Это раздел физики, который исследует природу света, рассматривая его как волну и анализируя его свойства.
Электромагнетизм: Это дисциплина внутри физики, которая объединяет электрические и магнитные явления в единую теорию, описывающую взаимодействие заряженных частиц, ответственных за эти явления.

Исаак Ньютон, один из самых известных физиков-классиков.

2. Современная физика

Тогда физики начали изучать явления, которые управляют поведением объектов размером с атом и даже меньше, тем самым развивая современную физику. К этой эпохе относятся следующие ветви:

3. Современная физика

Исследования, связанные с современной физикой, все еще продолжаются, поскольку еще предстоит открыть много неизвестного. Однако в настоящее время физика расширяет свои границы и изучает гораздо более сложные явления, поэтому следует упомянуть современную физику.

Это направления изучения современной физики:

Термодинамика из равновесия: До сегодняшнего дня исследования современной физики проводились с учетом того, что процессы происходят в так называемом термодинамическом равновесии, то есть системы не претерпевают изменений или изменений независимо от условий окружающей среды. В этой области физики мы уже работаем с явлениями, которые происходят вне этого равновесия.
Нелинейная динамика: Этот раздел физики изучает поведение объектов с учетом многих других параметров, что делает его изучение чрезвычайно сложным. Это связано с теорией хаоса, которая объясняет, что физические системы очень чувствительны к небольшим изменениям условий, в которых они находятся.

Отрасли физики по предмету изучения

Рассмотрев разделы физики в зависимости от момента их возникновения, Мы также можем сделать классификацию по объекту исследования..

Предлагаемая нами классификация состоит в том, чтобы упорядочить эти ветви по размеру того, что они изучают. Отсортированные в порядке убывания размеров объекта исследования, имеем следующее.

1. Космология

Космология - это раздел физики, охватывающий самую большую область исследований. На самом деле он настолько велик, что нет ничего лучше, если мы не знаем на данный момент.

Космология отвечает за изучение Вселенной в целом, анализируя и пытаясь найти вопросы о его происхождении и эволюции, а также об общих законах, которые управляют его поведением.

2. Астрофизика

Астрофизика - это физическая дисциплина, применяемая к астрономии. который отвечает за изучение движения, структуры, состава и эволюции небесных тел. Он поднимает законы, которые позволяют нам объяснять природу таких объектов, как звезды, кометы, планеты и другие объекты в Космосе.

3. Геофизика

Геофизика - это дисциплина, которая отвечает за изучение Земли с физической точки зрения.: явления, связанные с его структурой, физическими условиями и свойствами, а также его эволюция, пытающиеся объяснить историю нашего дома с помощью законов физики.

4. Биофизика

Биофизика - это дисциплина, которая применяет принципы и методы, относящиеся к механике, для объяснения биологических явлений. которые происходят внутри живых существ.

Затем эта дисциплина позволяет объяснять биологические свойства с помощью чисто физических подходов.

5. Атомная физика

Как уже упоминалось выше, атомная физика фокусирует свои исследования на знании свойств атомов, уделяя особое внимание отношениям, которые устанавливаются между ними, а также со светом.

6. Ядерная физика

Ядерная физика - дисциплина, похожая на атомную, но фокусируется на части атомов: их ядре. Этот раздел физики изучает взаимодействия, существующие между ядрами разных атомов, а также пытается расшифровать законы, управляющие их поведением.

7. Фотоника

Фотоника - это раздел физики, который занимается изучением природы фотонов., тем самым проясняя наши знания о свете. Он не только ограничен видимым светом, но и изучает другие части спектра, чтобы найти им применение.

8. Физика элементарных частиц.

Физика элементарных частиц - это раздел, который является частью так называемой теоретической физики.. Он изучает мельчайшие структуры во Вселенной, а на самом деле их настолько много, что существование многих из них еще не подтверждено экспериментально.

Эта дисциплина является основой для познания самой примитивной природы нашей Вселенной, тем самым расшифровывая столпы, на которых поддерживаются все другие физические законы.

Физика — это наука о наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре, движении и правилах трансформации.

Многими исследователями физика считается фундаментальной отраслью знаний, так как иные научные дисциплины, такие как биология, география или химия, описывают конкретные материальные системы, их структуру и динамику, опираясь при этом на физические законы. Например, химические свойства атомов определяются их физическими характеристиками.

Важность физики для современного мира невозможно переоценить. Открытия в этой области науки существенно преобразили повседневную жизнь людей практически в каждом уголке планеты. Приведем несколько примеров:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Появление телефонов, в том числе и мобильных, которые обеспечили быструю, почти мгновенную связь людей между собой вне зависимости от разделяющего их расстояния.
Изобретение компьютеров, что привело к возможности в сжатые сроки обрабатывать огромные массивы данных и информации.
Разработка автомобилей, вертолетов, самолетов и иных видов транспорта, которые увеличили мобильность людей и грузов.
Применение в строительстве: знание физики обеспечивает стойкость возведенных зданий, так как учитываются совершенно разные и многообразные факторы — устойчивость материалов к внешнему воздействию тепла, воды, ветра, возможность противостояния катаклизмам и природным явлениям.
Возрастающее значение в медицине: физические открытия позволяют совершенствовать диагностику на ранних стадиях (например, изобретение рентгена или использование тонометров и электрокардиограмм), а также сделать процесс лечения и даже оперативного вмешательства более точным, безболезненным и безопасным (проведение операций с помощью лазерных аппаратов).

Однако следует помнить, что с физикой же связаны и некоторые вопросы и явления, которые привлекают внимание и беспокойство общественности, к примеру, утилизация радиоактивных отходов или эксплуатация атомных электростанций.

Экспериментальная и теоретическая физика

Экспериментальная физика — это способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально приготовленных условиях.

Роль эксперимента в изучении окружающего нас мира была признана не сразу, а лишь начиная со времен Галилея и его последователей. До этого в науке превалировал иной подход, которому учили в Древней Греции: более надежными данными считались такие, которые получены путем размышления, в то время как реальными опытами можно было пренебречь.

Экспериментальная физика тесно связана с теоретической: негативные результаты эксперимента сообщают о неприменимости физической теории к нашему миру. Однако согласие эксперимента с теорией не говорит о верности и корректности последней.

Кроме того, экспериментальная физика должна включать в себя исключительно описание результатов, но не их интерпретацию, однако на практике это невозможно. Это происходит потому, что теоретическая физика обеспечивает исследователей знанием, как ведут себя все элементы экспериментальной установки.

Теоретическая физика — это такой способ познания природы, в котором широко используется создание теоретических (в первую очередь математических) моделей явлений и сопоставление их с реальностью, а также объяснение последней.

В основе методологии данного раздела физической науки лежит аксиома о том, что по какой-либо причине описание природных явлений и процессов посредством построения математических моделей высокоэффективно.

Конечным результатом теоретической физики является физическая теория с определенным содержанием.

Признаки физической теории:

математическая непротиворечивость;
возможность получать внутри теории предсказания для экспериментов; согласие эксперимента с теорией.

Структура физической теории:

перечисление круга явлений, для изучения которых разрабатывается математическая модель;
аксиомы, определяющие свойства математической модели;
наблюдаемые физические объекты;
следствия математических аксиом и их эквиваленты в реальном мире.

Дополнительные, но крайне желательные элементы физической теории:

Прикладная физика

Прикладная физика — это комплекс научных дисциплин, разделов и направлений физики, в качестве цели которых выступает решение физических проблем для конкретных технологических и практических применений.

Необходимо отметить, что прикладная физика основывается на данных теоретической, так как основывается на основополагающих понятиях и законах. Поэтому, как и в случае с экспериментальным разделом, мы можем наблюдать тесную связь между ними.

Ввиду того, что физика — это фундаментальная наука, которая описывает все аспекты нашего мира, исследования в прикладной области зачастую междисциплинарные.

Основные разделы физики: что они изучают

Основные группы разделов:

макроскопическая физика;
микроскопическая физика;
междисциплинарные отрасли знаний.

Макроскопическая физика изучает явления и законы мира, в котором размеры объектов сопоставимы с размером человеческого тела.

Физика - фундаментальная естественная наука, которой уже несколько тысячелетий. Объяснить природные явления с научной точки зрения пытались еще в глубокой древности. Самый известный физик и математик Древней Греции Архимед открыл несколько механических законов. Другой древнегреческий физик Стратон в 3 веке до н. э. заложил основы экспериментальной физики.

Многовековая история человечества, взгляды и гипотезы ученых, постоянные исследования привели к тому, что почти все природные явления сейчас можно пояснить с точки зрения физики. В этой науке выделяют несколько основных разделов, каждый из которых описывает определенные процессы макро- и микромира.

Основные разделы

Основные разделы физики - это механика, молекулярная физика, электромагнетизм, оптика, квантовая механика и термодинамика.

Механикой называют раздел физики, изучающий законы движения тел. Молекулярная физика - один из основных разделов, изучающий молекулярную структуру веществ. Электромагнетизм - масштабный раздел, изучающий электрические и магнитные явления. Оптика изучает природу света и электромагнитных волн.

Термодинамика изучает тепловые состояния макросистем. Ключевые понятия этого раздела: энтропия, энергия Гиббса, энтальпия, температура, свободная энергия.

Квантовая механика - физика микромира, обязанная своим появлением исследованиям Макса Планка. Именно этот раздел - квантовая механика - по праву считается самым сложным разделом физики.

Разделы механики

Основные разделы физики принято подразделять на собственные разделы. Например, в механике выделяют классическую и релятивистскую. Классическая механика обязана своим становлением Исааку Ньютону, гениальному английскому ученому, автору трех основных законов динамики. Важную роль также сыграли исследования Галилея. Классическая механика рассматривает взаимодействие тел при движении со скоростями, намного меньшими, чем скорость света.

Кинематика и динамика - разделы физики, изучающие движение идеализированных тел. В общем в классической механике выделяют кинематику, динамику, акустику, механику сплошных сред.

Акустикой назван раздел физики, изучающий звуковые волны, а также упругие колебания различных частот.

В физике сплошных сред принято выделять гидродинамику и аэростатику. Это разделы физики, посвященные законам движения жидкостей и газов соответственно. А также выделяют физику плазмы и теорию упругости.

Релятивистская механика рассматривает движение тел, движущихся со скоростями, почти равными скорости света. Рождение релятивистской механики неразрывно связано с именем Альберта Эйнштейна, создателя СТО и ОТО.

Молекулярная физика

Молекулярной физикой называют раздел физики, занимающийся исследованием молекулярной структуры вещества. В курсе молекулярной физики изучаются законы идеального газа. Здесь же изучается уравнение Менделеева-Клапейрона, молекулярно-кинетическая теория.

Электромагнетизм

Электромагнетизм - один из самых глобальных разделов, которыми богата физика. Разделы физики электричества и магнетизма: магнетизм, электростатика, уравнения Максвелла, магнитостатика, электродинамика. Важный вклад в развитие этого раздела сделали Кулон, Фарадей, Тесла, Ампер, Максвелл.

Оптика

Еще в Средние века люди заинтересовались поиском научного пояснения оптических явлений. Разделы физики, созданные для этого: геометрическая, волновая, классическая и рентгеновская оптика.

Существенный вклад в развитие оптики внес Исаак Ньютон. Его труд "Оптика", изданный в 1704 году, стал ключом к дальнейшему развитию геометрической оптики.

Квантовая механика

Это самый молодой раздел, которым представлена физика. Раздел квантовая механика имеет четкую дату рождения - 14 декабря 1900 года. В этот день Макс Планк сделал доклад о распространении энергии. Он первым предположил, что энергия элементарных частот испускается дискретными дозами. Для описания этих дискретных порций Макс Планк ввел особую константу - постоянную Планка, которая связывает энергию с частотой излучения.

В квантовой механике выделяется атомная и ядерная физика. Разделы физики данного направления поясняют структуру атома и атомных субъединиц.

Эйнштейн, Планк, Кюри, Бор, Тесла, Фарадей, Герц, Ньютон, Хокинг, Галилео Галилей . все они великие ученые, высоко признанные большинством общества, независимо от того, знают ли они, какой тип исследований они проводили точно. В дополнение к признанию, все они также имеют еще одну общую характеристику: все они были физиками, которые вводили или популяризировали новые теории или концепции для объяснения различных явлений реальности.

Однако не все они специализируются в одних и тех же областях. И есть много разделов физики , ответственный за исследование различных аспектов реальности. В этой статье мы намерены кратко упомянуть некоторые из наиболее важных разделов этой дисциплины, чтобы увидеть большое количество элементов, которые она исследует.

Связанная статья: "Является ли психология наукой?"

Физика как чистая наука

Физика - это одна из чистых наук или естественных наук, цель которой - объяснить, почему мир работает так, как он работает. Конкретно физика изучать свойства энергии, вещества, пространства и времени и как эти и другие силы взаимодействуют и влияют друг на друга.

История физики длинна и конвульсивна, фактически является одной из первых возникших наук. Вы можете выделить большое количество периодов, выделив три крупных конгломерата; классическая физика (ответственная за изучение поведения и свойств видимой материи на скоростях ниже, чем у двух легких электронных писем), современная физика (которая появляется вместе с Планком и началом квантовой физики и которая исследует поведение частиц на скоростях равны или превосходят таковые света или отношений между силами, такими как гравитация или электромагнетизм) и современной физикой (специализирующейся на нелинейных явлениях, пространственно-временных искажениях, вызываемых небесными телами и субчастицами, и их поведением).

Но, как мы уже говорили, и, как вы можете догадаться, по разделению на этапы эта дисциплина не только работает конкретный аспект реальности , но это может быть применено к различным областям. И мы можем говорить о различных областях физики, некоторые из которых мы представим в этой статье.

Различные отрасли физики

Здесь мы кратко представим некоторые основные разделы физики.

1. Механика

Эта отрасль изучения физики движение объектов в пространстве или влияние различных сил о них Вероятно, это одна из отраслей физики, наиболее часто идентифицируемых как таковые

2. Термодинамика

Отделение физики сосредоточилось на изучении всех тех явлений, которые связаны с температурой, ее изменениями, генерацией и передачей тепловой энергии и воздействием, которое эти изменения оказывают на тела.

3. Оптика

Оптику можно понимать как физическое изучение явления, связанные со световой энергией , Изучено поведение и свойства света (например, дифракция, поляризация или дисперсия), их взаимодействие и влияние на тела или даже их восприятие людьми. Кроме того, наблюдайте свет как частицу и как волну одновременно.

4. Акустика

Часть физики, ответственная за изучение звука, его измерения, его свойств и воздействия на тела. Также их восприятие и поведение в разных СМИ.

5. Электромагнетизм

Часть физики, которая изучает электромагнитные явления. Он включает в себя совместное изучение электричества и магнетизма, поскольку было показано, что обе концепции связаны между собой. однако Вы также можете изучить одно из этих явлений отдельно .

6. Механика жидкости

Хотя мы уже упоминали механику как раздел физики, вы можете найти несколько типов механики с дифференциальными характеристиками. В случае механики жидкости объектом исследования являются свойства и поведение жидкостей, как жидкостей, так и газов.

7. Квантовая механика

Одна из самых последних отраслей физики и одна из самых интересных сегодня, квантовая механика основана на изучении поведения, свойства и взаимодействия атомов и субатомных частиц .

8. Ядерная физика

Во многом связанная с предыдущим, ядерная физика изучает энергию и эффекты объединения или разделения атомов.

9. Астрофизика

Физика также участвует в поиске объяснения относительно явлений, которые происходят за пределами нашей планеты , В частности, астрофизика - это раздел физики, который отвечает за изучение небесных тел на основе анализа их свойств и поведения.

10. Биофизика

Физика также использовалась при изучении живых существ и их свойств, всегда с целью объяснить физическое функционирование организмов и использование ими энергии.

Читайте также: