21 füüsika haru: uurimisobjekt ja rakendused

Füüsika harud on erinevad füüsika õppevaldkonnad või -valdkonnad. Füüsika on teadus, mille ülesanne on seletada kõike, mis Universumis toimub, milleks hõlmab suurt hulka valdkondi: liikumine, jõud, kiirgus, energia teised.

Füüsika haru	Uuringu objekt	Rakendused
Akustika	Heli	Navigatsiooni- ja asukohasüsteemid heli, ökosonogrammide abil.
Astrofüüsika	Suured kehad ruumis.	Teadmised teistest taevakehadest.
Biofüüsika	Bioloogiliste protsesside füüsikalised seadused.	Rakkude energia, närviimpulsside ülekanne, rakkude transport.
Krüogeenika	Materjalid väga madalatel temperatuuridel	Ülijuhtivus, võimsad magnetid.
Kinemaatika	Objektide liikumine	Arvutage objektide trajektoor ja kiirus.
Dünaamiline	Objektidele mõjuvad jõud.	Aerodünaamika
Staatiline	Jõud kehal puhkeasendis.	Ehitus, inseneritöö.
Elektromagnetism	Elekter ja magnetism	Elektrivõrgud, traadita side, elektroonikaseadmed.
Aatomifüüsika	Aatom	Kvantmehaanika, nanotehnoloogia,
Vedelfüüsika	Vedelike ja gaaside käitumine.	Lennundus, tööstusprotsessid, vereringesüsteem.
Tahkisfüüsika	Mateeria ja aatomite vastastikune mõju.	Fototakistus, uued magnetilised ja lasermaterjalid, ülijuhid.
Plasmafüüsika	Plasma füüsikalised omadused	Paberi ringlussevõtu töötlemine.
Kondenseeritud aine füüsika	Tahkete ainete ja vedelike omadused.	Soojusjuhtivus, ferromagnetism.
Meditsiinifüüsika	Kiirgus inimeste tervises.	Kiiritusravi ja dosimeetria.
Tuumafüüsika	Aatomi tuum.	Tuumareaktorid, meditsiin.
Osakeste füüsika	Aatomi moodustavad osakesed.	Meditsiiniline diagnoosimine ja ravi, Veeb, steriliseerimine.
Klassikaline mehaanika	Kehade liikumine: sisaldab kinemaatikat, dünaamikat ja staatikat.	Rakettide ja kosmoselaevade laskmine.
Kvantmehaanika	Subatoomiliste osakeste käitumine.	Aine omadused ja struktuur.
Meteoroloogia	Atmosfäär ja selle komponendid.	Ilmaolude ennustamine ja jälgimine.
Optika	Valgus ja muud elektromagnetlained.	Optilised kiud, laser.
Termodünaamika	Energia, soojus ja nende ülekandmine.	Jahutus, mootorid

1. Akustika

Akustika on klassikalise füüsika haru, mis uurige heli õhuhäirena selle levimisviis, nähtused, mis seda põhjustavad, kuidas seda kuuldakse ja kuidas see imendub.

Tööriistad: rõhudiagramm, mikrofonid, ultraheli.

Rakendused: helikindlus, heliisolatsioon, muusikariistade ja kontserdisaalide, navigatsioonisüsteemide ja heli asukoha kujundamine.

2. Astrofüüsika

Suuremaid materiaalseid kehasid uuriv füüsika haru on astrofüüsika. Kirjeldage kehade ja süsteemide liikumist ruumis, nagu tähed, kvasarid, galaktikad ja tähtedevaheline aine.

Tööriistad: astronoomia observatooriumid, teleskoobid, raadioteleskoobid, kosmosesondid.

Rakendused: geopositsioon, teiste planeetide tundmine.

3. Biofüüsika

Biofüüsikud ühendavad bioloogiat ja füüsikat selle uurimiseks bioloogiliste protsesside füüsikalised seadused, rakumembraani toimimine, närviimpulsside toimimisviis ja lihaste kokkutõmbumine.

Tööriistad: molekulaarbioloogia, röntgendifraktsioon, fluorestsentsmikroskoopia, mis põhineb fluorestsentsresonantsenergia ülekandel, elektrofüsioloogia.

Rakendused: valkude termodünaamiline stabiilsus, raku energia, rakkude transport.

4. Krüogeenika

Madalate temperatuuride füüsika või krüogeenika uurib väga madalal temperatuuril. Absoluutne null (0ºK) näitab madalaimat temperatuuri, mida keha saab saavutada, kus molekulid on praktiliselt liikumatud.

Tööriistad: gaaside kokkusurumine ja paisumine, krüostaat.

Rakendused: ülijuhtivus ja ülivoolavus, ülivõimsate magnetite, suure tõhususega jõuülekandeliinide ehitus.

5. Kinemaatika

Kinemaatika on mehaanika haru, mis uurib liikuvad objektid. Liikumise kirjeldamiseks uurib kinemaatika punktide, joonte ja muude geomeetriliste objektide trajektoori, arvutatakse kiirus, kiirendus, nihe.

Tööriistad: videokaamerad, vaatlus, matemaatika.

Rakendused: objektide kiiruse ja trajektoori arvutamine, ballistika.

6. Dünaamiline

Dünaamika on mehaanika haru, mis uurib seoseid kehade liikumine ja selle põhjused. See uurib jõudusid, mis põhjustavad objektide ja süsteemide liikumist.

Tööriistad: Newtoni seadused, jõudiagrammid.

Rakendused: hõõrdumise, deformatsiooni, takistuse, aerodünaamika, tõukejõu arvutused.

7. Staatiline

Staatika on mehaanika haru, mis uurib kehade tasakaalu. See tegeleb jõud, mis mõjuvad süsteemile puhkeseisundis.

Tööriistad: Newtoni seadused, lihtsad masinad.

Rakendused: hoonete ja sildade ehitamine.

8. Elektromagnetism

Elektromagnetism on elektri ja magnetismi nähtuste uurimine vastastikune mõju laetud osakeste vahel elektri- ja magnetväljades ning elektromagnetlainete levimisel läbi kosmose.

Tööriistad: magnetid, elektrilaengud, voltmeetrid, ampermeetrid.

Rakendused: elektri jaotusvõrgusüsteemid, ülemaailmsed sidevõrgud, elektroonikaseadmed.

9. Aatomifüüsika

Aatomifüüsika tegeleb aatomi uuring: selle struktuur, elektrooniline konfiguratsioon ning energiaemissiooni- ja neeldumismehhanismid.

Tööriistad: radioaktiivsus, spektroskoopia, laserid.

Rakendused: kvantmehaanika, nanotehnoloogia.

10. Vedelfüüsika

Vedelfüüsika uurib vedelike, gaaside või muude vedelike käitumist puhkeseisundis ja liikumisel.

Tööriistad: Archimedese põhimõte, pindpinevus, kapillaarsus.

Rakendused: suruõhu ja kütuse voolu reguleerimine lennukites, tööstuslike hüdrauliliste protsesside juhtimissüsteemides ja protsessidel kõrgel temperatuuril. Vereringesüsteemi toimimine.

11. Tahkisfüüsika

Tahkisfüüsika uurib ja uurib ainet ning aatomite vastastikust mõju dimensioonides makroskoopilises skaalas. Püüdke keemiliste omaduste selgitamine põhineda iga aatomi füüsikalistel omadustel.

Tööriistad: Elektronmikroskoop, röntgendifraktsiooniga kristallograafia.

Rakendused: laserite, fototakistite, fotoelementide, fluorestseeruvate või fosforestseeruvate materjalide materjalid, uued magnetilised materjalid, ülijuhid, uued magnetilised materjalid.

12. Plasmafüüsika

Plasmafüüsika uurib laetud osakeste aine olek. Plasmat leidub looduslikult tähtedes ja ruumis. Laborites tekib plasma gaaside kuumutamisel seni, kuni elektronid eralduvad oma aatomist või molekulist.

Tööriist: suure võimsusega laser, mikrolaineahi.

Rakendused: paberi töötlemine ringlussevõtuks.

13. Kondenseeritud aine füüsika

Kondenseeritud aine füüsika tegeleb tahkete ja vedelate ainete termiliste, elektromagnetiliste ja optiliste omadustega

Tööriistad: kristallograafia, spektromeetria.

Rakendused: soojusjuhtivus, pooljuhid ja isolaatorid, ülevedavus, ferromagnetism.

14. Osakeste füüsika

Osakeste füüsika hõlmab uurimist põhiosakesed mis moodustavad mateeria. Seda tuntakse ka "kõrge energiafüüsika" nime all, kuna vaatlemiseks õigete tingimuste loomiseks kulub palju energiat.

Tööriistad: osakeste kiirendid, kosmilised kiired.

Rakendused: magnetresonantstomograafia, veebis, tuumajäätmete transmutatsioon, merekonteinerite skanner.

15. Meditsiinifüüsika

Meditsiinifüüsika on füüsika haru, mis rakendab füüsika põhimõtteid, meetodeid ja tehnikaid inimeste haiguste ennetamisel, diagnoosimisel ja ravimisel.

Tööriistad: pildistamine, radioloogiaseadmed, magnetresonants.

Rakendused: kliiniline teenistus, kiiritusravi, dosimeetria.

16. Tuumafüüsika

Tuumafüüsika uurib aatomi tuum, mis koosneb prootonitest, neutronitest ja muudest osakestest. Tuumafüüsik uurib nende osakeste paigutust tuumas, neid koos hoidvaid jõude viis, kuidas tuumad eraldavad energiat loodusliku radioaktiivsuse kujul või sulandumis- või lõhustumisreaktsioonide mõjul.

Tööriistad: prootonite või elektronide kiired, näiteks mürskud, tuumareaktorid, Geigeri loendurid.

Rakendused: radioaktiivsus, meditsiin, elektrijaamad.

17. Klassikaline mehaanika

Klassikaline mehaanika hõlmab kogu kehade liikumise uurimist. Sisaldab kinemaatikat, dünaamikat ja staatikat.

Tööriistad: Newtoni liikumisseadused.

Rakendused: rakettide ja kosmoselaevade laskmine.

18. Kvantmehaanika

Kvantmehaanika uurib seadusi, mis reguleerivad subatoomiliste osakeste käitumist. Äärmiselt väikeste mõõtmete valdkonnas järgivad kehad täiesti erinevaid käitumisseadusi kui makroskoopilises maailmas.

Tööriist: mustkeha kiirgus.

Rakendused: aatomi osakeste ja sisemiste nähtuste käitumise ennustamine võimaldab süveneda tahkete materjalide, näiteks pooljuhtide omadustesse ja struktuuri.

19. Meteoroloogia

Meteoroloogia on atmosfääri ja selle komponentide uurimine. Meteoroloogid rakendavad füüsikat, et uurida õhu ja vee vooge ja liikumist Maa pinnal.

Tööriistad: satelliidipildid, radarid, ilmajaamad.

Rakendused: õhuvoolu uurimine, ilmaennustamine, ilmastikutingimuste jälgimine.

20. Optika

Optika uuringud valgus ning sellel on palju rakendusi optoelektroonika ja fiiberoptika valdkonnas.

Tööriistad: läätsed, peeglid, teleskoobid ja binoklid.

Rakendused: valguse ja muude elektromagnetlainete, optiliste kiudude käitumise uurimine.

21. Termodünaamika

Termodünaamika on füüsika haru, mis uurib erinevaid energia vormid, samuti tingimused, mille korral saab ühte teiseks muuta.

Tööriistad: termodünaamika seadused, kalorimeetrid.

Rakendused: jahutussüsteemid, sisepõlemismootorid, kosmosesõidukite tõukemootorid.

Teoreetiline ja eksperimentaalne füüsika

Füüsika on universumi moodustava aine ja seda reguleerivate seaduste uurimine. Füüsikatööle saab läheneda kahes põhistrateegias:

• Füüsika teoreetiline: nad kasutavad füüsikaseadusi teooriate täpsustamiseks ja eksperimentide pakkumiseks, nagu tegid Albert Einstein, Richard Feynman ja Stephen Hawking.
• Füüsika eksperimentaalne: Eksperimentaalfüüsikud kavandavad ja viivad läbi katseid, nagu ka Argentina füüsik Gabriela González ja Mehhiko füüsik Gerardo Herrera Corral.

Teile võib huvi pakkuda teadmine:

• Loodus- ja sotsiaalteaduste erinevus.
• Keemia harud