21 branche della fisica: oggetto di studio e applicazioni
I rami della fisica sono i diversi aree o campi di studio della fisica. La fisica è la scienza che è responsabile di spiegare tutto ciò che accade nell'Universo, per cui copre una grande varietà di aree: movimento, forze, radiazioni, energia, tra altri.
| ramo di fisica | Oggetto di studio | Applicazioni |
|---|---|---|
| Acustica | Suono | Sistemi di navigazione e localizzazione tramite suono, ecosonogrammi. |
| Astrofisica | Grandi corpi nello spazio. | Conoscenza di altri corpi celesti. |
| Biofisica | Leggi fisiche dei processi biologici. | Energia cellulare, trasmissione dell'impulso nervoso, trasporto cellulare. |
| criogenia | Materiali a temperature molto basse | Superconduttività, potenti magneti. |
| Cinematica | Oggetti in movimento | Calcola la traiettoria e la velocità degli oggetti. |
| Dinamico | Forze agenti sugli oggetti. | Aerodinamica |
| Statico | Forze sui corpi a riposo. | Ingegneria delle Costruzioni. |
| Elettromagnetismo | Elettricità e magnetismo | Reti elettriche, comunicazioni wireless, apparecchiature elettroniche. |
| Fisica atomica | l'atomo | Meccanica quantistica, nanotecnologia, |
| Fisica dei fluidi | Comportamento di liquidi e gas. | Aeronautica, processi industriali, sistema circolatorio. |
| Fisica dello stato solido | La materia e le interazioni tra atomi. | Fotoresistenza, nuovi materiali magnetici e laser, superconduttori. |
| Fisica del plasma | Proprietà fisiche del plasma | Trattamento per il riciclaggio della carta. |
| Fisica della materia condensata | Proprietà di solidi e liquidi. | Conducibilità termica, ferromagnetismo. |
| Fisica medica | Radiazioni nella salute umana. | Radioterapia e dosimetria. |
| Fisica Nucleare | Nucleo dell'atomo. | Reattori nucleari, medicina. |
| Fisica delle particelle | Particelle che compongono l'atomo. | Diagnosi e cure mediche, World Wide Web, sterilizzazione. |
| Meccanica classica | Movimento dei corpi: include cinematica, dinamica e statica. | Lancio di razzi e astronavi. |
| Meccanica quantistica | Comportamento delle particelle subatomiche. | Proprietà e struttura della materia. |
| Meteorologia | L'atmosfera e le sue componenti. | Previsione e monitoraggio delle condizioni meteorologiche. |
| Ottica | Luce e altre onde elettromagnetiche. | Fibre ottiche, laser. |
| Termodinamica | Energia, calore e loro trasferimenti. | Raffreddamento, motori |
1. Acustica
L'acustica è la branca della fisica classica che studia il suono come un disturbo d'aria, il suo modo di propagarsi, i fenomeni che lo producono, come viene ascoltato e come viene assorbito.
Utensili: diagramma di pressione, microfoni, ultrasuoni.
Applicazioni: insonorizzazione, isolamento acustico, progettazione di strumenti musicali e sale da concerto, sistemi di navigazione e localizzazione sonora.
2. Astrofisica
La branca della fisica che studia i corpi materiali più grandi è l'astrofisica. Descrivi il moto di corpi e sistemi nello spazio, come stelle, quasar, galassie e materia interstellare.
Utensili: osservatori astronomici, telescopi, radiotelescopi, sonde spaziali.
Applicazioni: geolocalizzazione, conoscenza di altri pianeti.
3. Biofisica
I biofisici combinano biologia e fisica per studiare la study leggi fisiche dei processi biologici, il funzionamento della membrana cellulare, il modo in cui operano gli impulsi nervosi e la contrazione muscolare.
Utensili: biologia molecolare, diffrazione di raggi X, microscopia a fluorescenza basata sul trasferimento di energia per risonanza di fluorescenza, elettrofisiologia.
Applicazioni: stabilità termodinamica delle proteine, energia cellulare, trasporto cellulare.
4. criogenia
La fisica delle basse temperature o criogenia studia il comportamento del materia a temperature estremamente basse. Lo zero assoluto (0°K) indica la temperatura più bassa che un corpo può raggiungere, dove le molecole sono praticamente immobili.
Utensili: compressione ed espansione dei gas, criostato.
Applicazioni: superconduttività e superfluidità, costruzione di magneti super potenti, linee di trasmissione di potenza ad alta efficienza.
5. Cinematica
La cinematica è la branca della meccanica che studia la oggetti in movimento. Per descrivere il movimento, la cinematica studia la traiettoria di punti, linee e altri oggetti geometrici, vengono calcolate velocità, accelerazione, spostamento.
Utensili: videocamere, osservazione, matematica.
Applicazioni: calcolo della velocità e della traiettoria degli oggetti, balistica.
6. Dinamico
La dinamica è la branca della meccanica che studia le relazioni tra i movimento dei corpi e sue cause. Studia le forze che fanno muovere oggetti e sistemi.
Utensili: Leggi di Newton, diagrammi di forza.
Applicazioni: calcoli di attrito, deformazione, resistenza, aerodinamica, propulsione.
7. Statico
La statica è la branca della meccanica che studia l'equilibrio dei corpi. Si tratta dell'analisi di forze agenti su un sistema a riposo.
Utensili: Leggi di Newton, macchine semplici.
Applicazioni: costruzione di edifici e ponti.
8. Elettromagnetismo
L'elettromagnetismo è lo studio dei fenomeni di elettricità e magnetismo, il interazione tra particelle cariche nei campi elettrici e magnetici e la propagazione delle onde elettromagnetiche nello spazio.
Utensili: magneti, cariche elettriche, voltmetri, amperometri.
Applicazioni: sistemi di rete di distribuzione dell'elettricità, reti di comunicazione globali, apparecchiature elettroniche.
9. Fisica atomica
La fisica atomica si occupa di studio dell'atomo: la sua struttura, configurazione elettronica e meccanismi di emissione e assorbimento dell'energia.
Utensili: radioattività, spettroscopia, laser.
Applicazioni: meccanica quantistica, nanotecnologia.
10. Fisica dei fluidi
La fisica dei fluidi studia il comportamento di liquidi, gas o altri fluidi a riposo e in movimento.
Utensili: Principio di Archimede, tensione superficiale, capillarità.
Applicazioni: controllo dell'aria compressa e del flusso di carburante negli aerei, sistemi di controllo di processi idraulici industriali e processi ad alte temperature. Funzionamento del sistema circolatorio.
11. Fisica dello stato solido
La fisica dello stato solido studia ed esplora la materia e l'interazione tra atomi in dimensioni su scala macroscopica. Prova a spiegare le proprietà chimiche in base alle proprietà fisiche di ciascun atomo.
Utensili: Microscopio elettronico, cristallografia a diffrazione di raggi X.
Applicazioni: materiali per laser, fotoresistenze, fotocellule, materiali fluorescenti o fosforescenti, nuovi materiali magnetici, superconduttori, nuovi materiali magnetici.
12. Fisica del plasma
La fisica del plasma studia il stato della materia delle particelle cariche. Il plasma si trova naturalmente nelle stelle e nello spazio. Nei laboratori, il plasma viene creato riscaldando i gas fino a quando gli elettroni si staccano dal loro atomo o molecola.
Attrezzo: laser ad alta potenza, microonde.
Applicazioni: trattamento della carta per il riciclaggio.
13. Fisica della materia condensata
La fisica della materia condensata si occupa delle proprietà termiche, elettromagnetiche e ottiche di sostanze solide e liquide
Utensili: cristallografia, spettrometria.
Applicazioni: conducibilità termica, semiconduttori e isolanti, superfluidità, ferromagnetismo.
14. Fisica delle particelle
La fisica delle particelle comprende lo studio della particelle fondamentali che costituiscono materia. È conosciuto anche con il nome di "Fisica delle Alte Energie" per via delle elevate quantità di energia necessarie per creare le giuste condizioni per l'osservazione.
Utensili: acceleratori di particelle, raggi cosmici.
Applicazioni: risonanza magnetica, World Wide Web, trasmutazione di scorie nucleari, scanner per container marittimi.
15. Fisica medica
La fisica medica è una branca della fisica che applica i principi, i metodi e le tecniche della fisica nella prevenzione, diagnosi e trattamento delle malattie umane.
Utensili: imaging, apparecchiature radiologiche, risonanza magnetica.
Applicazioni: servizio clinico, radioterapia, dosimetria.
16. Fisica Nucleare
La fisica nucleare esamina la nucleo dell'atomo, costituito da protoni, neutroni e altre particelle. Il fisico nucleare studia la disposizione di queste particelle nel nucleo, le forze che le tengono insieme, la il modo in cui i nuclei rilasciano energia sotto forma di radioattività naturale oa causa di reazioni di fusione o fissione.
Utensili: fasci di protoni o elettroni come proiettili, reattori nucleari, contatori Geiger.
Applicazioni: radioattività, medicina, centrali elettriche.
17. Meccanica classica
La meccanica classica comprende l'intero studio del moto dei corpi. Include cinematica, dinamica e statica.
Utensili: Le leggi del moto di Newton.
Applicazioni: lancio di razzi e astronavi.
18. Meccanica quantistica
La meccanica quantistica studia le leggi che governano il comportamento delle particelle subatomiche. Nel campo delle dimensioni estremamente ridotte, i corpi seguono leggi di comportamento completamente diverse da quelle del mondo macroscopico.
Attrezzo: radiazione del corpo nero.
Applicazioni: prevedere il comportamento delle particelle ei fenomeni interni dell'atomo, permette di approfondire le proprietà e la struttura dei materiali solidi, come i semiconduttori.
19. Meteorologia
La meteorologia è la studio dell'atmosfera e dei suoi componenti. I meteorologi applicano la fisica per esaminare i flussi e il movimento dell'aria e dell'acqua sulla superficie terrestre.
Utensili: immagini satellitari, radar, stazioni meteorologiche.
Applicazioni: indagine sui flussi d'aria, previsioni meteorologiche, monitoraggio delle condizioni meteorologiche.
20. Ottica
Studi di ottica la luce e ha molte applicazioni nel campo dell'optoelettronica e delle fibre ottiche.
Utensili: lenti, specchi, telescopi e binocoli.
Applicazioni: studio del comportamento della luce e di altre onde elettromagnetiche, fibre ottiche.
21. Termodinamica
La termodinamica è la branca della fisica che studia il diverso forme di energia, nonché le condizioni in cui l'una può essere trasformata nell'altra.
Utensili: leggi della termodinamica, calorimetri.
Applicazioni: sistemi di raffreddamento, motori a combustione interna, motori di propulsione per veicoli spaziali.
Fisica teorica e sperimentale
La fisica è lo studio della materia che costituisce l'Universo e delle leggi che lo governano. Il lavoro in fisica può essere affrontato in due strategie principali:
- fisica teorico: usano le leggi della fisica per perfezionare le teorie e suggerire esperimenti, come fecero Albert Einstein, Richard Feynman e Stephen Hawking.
- fisica sperimentale: I fisici sperimentali progettano e conducono esperimenti, così come il fisico argentino Gabriela González e il fisico messicano Gerardo Herrera Corral.
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