13 CABANG FISIKA KLASIK DAN MODERN - FISIK - 2025

Di antara cabang fisika klasik dan modern, kita dapat menyoroti akustik, optik, atau mekanika dalam bidang yang paling primitif, dan kosmologi, mekanika kuantum, atau relativitas dalam bidang penerapan yang lebih baru.

Fisika klasik menjelaskan teori-teori yang dikembangkan sebelum tahun 1900, dan fisika modern menjelaskan peristiwa-peristiwa yang terjadi setelah tahun 1900. Fisika klasik membahas materi dan energi, pada skala makro, tanpa mendalami studi kuantum yang lebih kompleks. fisika modern.

Max Planck, salah satu ilmuwan terpenting dalam sejarah, menandai berakhirnya fisika klasik dan awal fisika modern dengan mekanika kuantum.

Cabang fisika klasik

1- Akustik

Telinga adalah instrumen biologis yang paling baik untuk menerima getaran gelombang tertentu dan menafsirkannya sebagai suara.

Akustik, yang berkaitan dengan studi tentang suara (gelombang mekanis dalam gas, cairan, dan padatan), terkait dengan produksi, kontrol, transmisi, penerimaan, dan efek suara.

Teknologi akustik meliputi musik, studi tentang fenomena geologi, atmosfer, dan bawah air.

Psikoakustik mempelajari efek fisik suara pada sistem biologis, yang hadir sejak Pythagoras mendengar, untuk pertama kalinya, suara getar dawai dan palu yang mengenai landasan pada abad ke-6 SM. Namun perkembangan yang paling mengejutkan dalam dunia kedokteran adalah teknologi USG.

2- Listrik dan Magnet

Listrik dan magnet berasal dari satu gaya elektromagnetik. Elektromagnetisme adalah salah satu cabang ilmu fisika yang menggambarkan interaksi listrik dan magnet.

Medan magnet diciptakan oleh arus listrik yang bergerak dan medan magnet dapat menginduksi pergerakan muatan (arus listrik). Aturan elektromagnetik juga menjelaskan fenomena geomagnetik dan elektromagnetik, menjelaskan bagaimana partikel bermuatan atom berinteraksi.

Dahulu, elektromagnetisme dialami berdasarkan efek petir dan radiasi elektromagnetik sebagai efek cahaya.

Magnet telah lama digunakan sebagai instrumen fundamental untuk navigasi yang dipandu kompas.

Fenomena muatan listrik saat diam dideteksi oleh orang Romawi kuno, yang mengamati cara sisir yang digosok menarik partikel. Dalam konteks muatan positif dan negatif, seperti muatan tolak, dan muatan yang berbeda menarik.

Anda mungkin tertarik untuk mengetahui lebih banyak tentang topik ini dengan mengetahui 8 jenis gelombang elektromagnetik dan karakteristiknya.

3- Mekanika

Ini terkait dengan perilaku tubuh fisik, ketika mereka mengalami gaya atau perpindahan, dan efek selanjutnya dari tubuh di lingkungan mereka.

Di awal modernisme, ilmuwan Jayam, Galileo, Kepler, dan Newton meletakkan dasar untuk apa yang sekarang dikenal sebagai mekanika klasik.

Sub-disiplin ini berkaitan dengan pergerakan gaya pada objek dan partikel yang diam atau bergerak dengan kecepatan yang jauh lebih lambat daripada cahaya. Mekanika menggambarkan sifat tubuh.

Istilah benda meliputi partikel, proyektil, pesawat ruang angkasa, bintang, bagian mesin, bagian padatan, bagian cairan (gas dan cairan). Partikel adalah benda dengan struktur internal kecil, diperlakukan sebagai titik matematika dalam mekanika klasik.

Benda kaku memiliki ukuran dan bentuk, tetapi mempertahankan kesederhanaan yang mendekati partikel dan dapat bersifat semi-kaku (elastis, cair).

4- Mekanika fluida

Mekanika fluida menggambarkan aliran cairan dan gas. Dinamika fluida adalah cabang dari mana sub-disiplin ilmu seperti aerodinamika (studi tentang udara dan gas lain yang bergerak) dan hidrodinamika (studi tentang cairan yang bergerak) muncul.

Dinamika fluida banyak diterapkan: untuk perhitungan gaya dan momen di pesawat terbang, penentuan massa fluida minyak bumi melalui pipa, selain prediksi pola cuaca, kompresi nebula di pemodelan fisi antariksa antarbintang dan senjata nuklir.

Cabang ini menawarkan struktur sistematis yang mencakup hukum empiris dan semi empiris yang diturunkan dari pengukuran aliran dan digunakan untuk memecahkan masalah praktis.

Solusi untuk masalah dinamika fluida melibatkan perhitungan sifat fluida, seperti kecepatan aliran, tekanan, kepadatan, dan suhu, serta fungsi ruang dan waktu.

5- Optik

Optik berkaitan dengan sifat dan fenomena cahaya dan penglihatan yang terlihat dan tidak terlihat. Pelajari perilaku dan sifat cahaya, termasuk interaksinya dengan materi, selain membangun instrumen yang sesuai.

Menjelaskan perilaku cahaya tampak, ultraviolet, dan inframerah. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, bentuk lain dari radiasi elektromagnetik seperti sinar-X, gelombang mikro, dan gelombang radio memiliki sifat yang serupa.

Cabang ini relevan untuk banyak disiplin ilmu terkait seperti astronomi, teknik, fotografi dan kedokteran (oftalmologi dan optometri). Aplikasi praktisnya dapat ditemukan di berbagai objek dan teknologi sehari-hari, termasuk cermin, lensa, teleskop, mikroskop, laser, dan serat optik.

6- Termodinamika

Cabang fisika yang mempelajari pengaruh kerja, panas, dan energi dalam suatu sistem. Ia lahir pada abad ke-19 dengan penampilan mesin uap. Ini hanya berkaitan dengan pengamatan dan respons skala besar dari sistem yang dapat diamati dan diukur.

Interaksi gas skala kecil dijelaskan oleh teori kinetik gas. Metode tersebut saling melengkapi dan dijelaskan dalam istilah termodinamika atau teori kinetik.

Hukum termodinamika adalah:

• Hukum Entalpi : Menghubungkan berbagai bentuk energi kinetik dan energi potensial, dalam suatu sistem, dengan pekerjaan yang dapat dilakukan oleh sistem tersebut, ditambah dengan perpindahan panas.
• Ini mengarah pada hukum kedua, dan definisi variabel negara lain yang disebut hukum entropi .
• The hukum ke nol mendefinisikan skala besar termodinamika keseimbangan, suhu yang bertentangan dengan definisi skala kecil yang berkaitan dengan energi kinetik molekul.

Cabang fisika modern

7- Kosmologi

Ini adalah studi tentang struktur dan dinamika Alam Semesta dalam skala yang lebih besar. Selidiki asal, struktur, evolusi, dan tujuan akhirnya.

Kosmologi, sebagai ilmu, berasal dari prinsip Copernicus - benda langit mematuhi hukum fisika yang identik dengan Bumi - dan mekanika Newton, yang memungkinkan kita memahami hukum fisika ini.

Kosmologi fisik dimulai pada tahun 1915 dengan perkembangan teori relativitas umum Einstein, diikuti oleh penemuan-penemuan observasi besar pada tahun 1920-an.

Kemajuan dramatis dalam kosmologi observasi sejak 1990-an, termasuk latar belakang gelombang mikro kosmik, supernova jauh, dan pemberontakan pergeseran merah galaksi, mengarah pada pengembangan model standar kosmologi.

Model ini mengikuti kandungan sejumlah besar materi gelap dan energi gelap yang terkandung di alam semesta, yang sifatnya belum ditentukan dengan baik.

8- Mekanika Kuantum

Cabang fisika yang mempelajari perilaku materi dan cahaya, pada skala atom dan subatom. Tujuannya adalah untuk mendeskripsikan dan menjelaskan sifat-sifat molekul dan atom serta komponennya: elektron, proton, neutron, dan partikel esoterik lainnya seperti quark dan gluon.

Properti ini mencakup interaksi partikel satu sama lain dan dengan radiasi elektromagnetik (cahaya, sinar-X, dan sinar gamma).

Banyak ilmuwan berkontribusi pada pembentukan tiga prinsip revolusioner yang secara bertahap diterima dan diverifikasi eksperimental antara tahun 1900 dan 1930.

• Properti terkuantifikasi . Posisi, kecepatan, dan warna terkadang hanya dapat terjadi dalam jumlah tertentu (seperti mengklik angka demi angka). Ini bertentangan dengan konsep mekanika klasik, yang mengatakan bahwa sifat-sifat seperti itu harus ada pada spektrum yang mulus dan kontinu. Untuk mendeskripsikan gagasan bahwa beberapa properti diklik, para ilmuwan menciptakan kata kerja kuantifikasi.
• Partikel cahaya . Para ilmuwan membantah 200 tahun percobaan dengan mendalilkan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti partikel dan tidak selalu "seperti gelombang / gelombang di danau."
• Gelombang materi . Materi juga bisa berperilaku seperti gelombang. Ini dibuktikan dengan percobaan selama 30 tahun yang menegaskan bahwa materi (seperti elektron) dapat eksis sebagai partikel.

9- Relativitas

Teori ini mencakup dua teori Albert Einstein: relativitas khusus, yang berlaku untuk partikel elementer dan interaksinya - menjelaskan semua fenomena fisik kecuali gravitasi- dan relativitas umum yang menjelaskan hukum gravitasi dan hubungannya dengan gaya lain dari alam.

Ini berlaku untuk bidang kosmologi, astrofisika, dan astronomi. Relativitas mengubah postulat fisika dan astronomi di abad ke-20, membuang 200 tahun teori Newton.

Dia memperkenalkan konsep-konsep seperti ruangwaktu sebagai entitas terpadu, relativitas simultanitas, pelebaran waktu kinematik dan gravitasi, dan kontraksi bujur.

Di bidang fisika, ia meningkatkan ilmu tentang partikel elementer dan interaksi fundamentalnya, bersamaan dengan peresmian zaman nuklir.

Kosmologi dan astrofisika meramalkan fenomena astronomi yang luar biasa seperti bintang neutron, lubang hitam, dan gelombang gravitasi.

10-Fisika nuklir

Ini adalah bidang fisika yang mempelajari inti atom, interaksinya dengan atom dan partikel lain, dan konstituennya.

11-Biofisika

Secara formal ia merupakan salah satu cabang ilmu biologi, meskipun berkaitan erat dengan fisika, karena ia mempelajari biologi dengan prinsip dan metode fisika.

12-Astrofisika

Secara formal, ini adalah cabang astronomi, meskipun terkait erat dengan fisika, karena mempelajari fisika bintang, komposisi, evolusi, dan strukturnya.

13-Geofisika

Ini adalah cabang geografi, meskipun berkaitan erat dengan fisika, karena mempelajari bumi dengan metode dan prinsip fisika.

Contoh penelitian dari setiap cabang

1- Akustik: penelitian UNAM

Laboratorium akustik Departemen Fisika Fakultas Sains UNAM melakukan penelitian khusus dalam pengembangan dan penerapan teknik yang memungkinkan mempelajari fenomena akustik.

Eksperimen yang paling umum mencakup media yang berbeda dengan struktur fisik yang berbeda. Media tersebut bisa berupa cairan, terowongan angin, atau penggunaan jet supersonik.

Investigasi yang sedang berlangsung di UNAM adalah spektrum frekuensi gitar, tergantung di mana gitar itu dipukul. Sinyal akustik yang dipancarkan lumba-lumba juga sedang dipelajari (Forgach, 2017).

2- Listrik dan magnet: pengaruh medan magnet dalam sistem biologis

Universitas Distrik Francisco José Caldas melakukan penelitian tentang pengaruh medan magnet pada sistem biologis. Semua ini untuk mengidentifikasi semua penelitian sebelumnya yang telah dilakukan tentang subjek dan untuk mengeluarkan pengetahuan baru.

Penelitian menunjukkan bahwa medan magnet bumi bersifat permanen dan dinamis, dengan periode bergantian antara intensitas tinggi dan rendah.

Mereka juga berbicara tentang spesies yang bergantung pada konfigurasi medan magnet ini untuk mengorientasikan diri, seperti lebah, semut, salmon, paus, hiu, lumba-lumba, kupu-kupu, penyu, dan lain-lain (Fuentes, 2004).

3- Mekanika: tubuh manusia dan gravitasi nol

Selama lebih dari 50 tahun, NASA telah melakukan penelitian tentang efek gravitasi nol pada tubuh manusia.

Penyelidikan ini telah memungkinkan banyak astronot untuk bergerak dengan aman di Bulan, atau tinggal selama lebih dari setahun di Stasiun Luar Angkasa Internasional.

Penelitian NASA menganalisis efek mekanis gravitasi nol pada tubuh, dengan tujuan untuk menguranginya dan memastikan bahwa astronot dapat dikirim ke tempat-tempat yang lebih terpencil di tata surya (Strickland & Crane, 2016).

4- Mekanika fluida: Efek Leidenfrost

Efek Leidenfrost adalah fenomena yang terjadi ketika setetes fluida menyentuh permukaan yang panas, pada suhu yang lebih tinggi dari titik didihnya.

Mahasiswa doktoral dari University of Liège membuat eksperimen untuk mengetahui efek gravitasi pada waktu penguapan suatu cairan, dan perilakunya selama proses ini.

Permukaan awalnya dipanaskan dan dibuat miring bila perlu. Tetesan air yang digunakan dilacak dengan menggunakan sinar infra merah, mengaktifkan motor servo setiap kali mereka menjauh dari pusat permukaan (Research and Science, 2015).

5- Optik: Pengamatan Ritter

Johann Wilhelm Ritter adalah seorang apoteker dan ilmuwan Jerman, yang melakukan banyak percobaan medis dan ilmiah. Di antara kontribusinya yang paling menonjol di bidang optik adalah penemuan sinar ultraviolet.

Ritter mendasarkan penelitiannya pada penemuan cahaya inframerah oleh William Herschel pada tahun 1800, sehingga menentukan bahwa keberadaan cahaya tak terlihat dimungkinkan dan melakukan percobaan dengan perak klorida dan berkas cahaya yang berbeda (Cool Cosmos, 2017) .

6- Termodinamika: energi surya termodinamika di Amerika Latin

Penelitian ini berfokus pada kajian sumber energi dan panas alternatif, seperti energi matahari, dengan memperhatikan proyeksi termodinamika energi matahari sebagai sumber energi berkelanjutan (Bernardelli, 201).

Untuk tujuan ini, dokumen studi dibagi menjadi lima kategori:

1- Radiasi matahari dan distribusi energi di permukaan bumi.

2- Penggunaan energi matahari.

3- Latar belakang dan evolusi penggunaan energi matahari.

4- Instalasi dan jenis termodinamika.

5- Studi kasus di Brasil, Chili dan Meksiko.

7- Kosmologi: Survei Energi Gelap

Survei Energi Gelap atau Survei Energi Gelap, adalah studi ilmiah yang dilakukan pada tahun 2015, yang tujuan utamanya adalah mengukur struktur alam semesta dalam skala besar.

Dengan penyelidikan ini, spektrum dibuka untuk berbagai pertanyaan kosmologis, yang berusaha menentukan jumlah materi gelap yang ada di alam semesta saat ini dan distribusinya.

Di sisi lain, hasil yang dihasilkan DES bertentangan dengan teori tradisional tentang kosmos, yang dikeluarkan setelah misi luar angkasa Planck, yang dibiayai oleh Badan Antariksa Eropa.

Penelitian ini mengkonfirmasi teori bahwa alam semesta saat ini terdiri dari 26% materi gelap.

Peta posisi juga dikembangkan yang secara tepat mengukur struktur 26 juta galaksi jauh (Bernardo, 2017).

8- Mekanika kuantum: teori informasi dan komputasi kuantum

Penelitian ini berupaya menyelidiki dua bidang ilmu baru, seperti informasi dan komputasi kuantum. Kedua teori tersebut sangat penting bagi kemajuan telekomunikasi dan perangkat pengolah informasi.

Studi ini menyajikan keadaan komputasi kuantum saat ini, didukung oleh kemajuan yang dibuat oleh Grupo de Computación Quantica (Group of Quantum Computation- GQC) (López), sebuah institusi yang berdedikasi untuk memberikan ceramah dan menghasilkan pengetahuan tentang subjek, berdasarkan yang pertama Postulat Turing tentang komputasi.

9- Relativitas: Eksperimen Icarus

Penelitian eksperimental Icarus, yang dilakukan di laboratorium Gran Sasso, Italia, membawa kepastian bagi dunia ilmiah dengan memverifikasi bahwa teori relativitas Einstein benar.

Penelitian ini mengukur kecepatan tujuh neutrino dengan berkas cahaya yang disediakan oleh Pusat Penelitian Nuklir Eropa (CERN), menyimpulkan bahwa neutrino tidak melebihi kecepatan cahaya, seperti yang telah disimpulkan dalam eksperimen sebelumnya dari laboratorium yang sama.

Hasil ini berlawanan dengan yang diperoleh dalam eksperimen sebelumnya oleh CERN, yang pada tahun-tahun sebelumnya menyimpulkan bahwa neutrino menempuh jarak 730 kilometer lebih cepat daripada cahaya.

Rupanya kesimpulan yang diberikan sebelumnya oleh CERN adalah karena koneksi GPS yang buruk pada saat percobaan dilakukan (El tiempo, 2012).

Referensi

1. Apa perbedaan fisika klasik dari fisika modern? Dipulihkan di reference.com.
2. Listrik dan magnet. Dunia Ilmu Bumi. Hak Cipta 2003, The Gale Group, Inc. Diperoleh di encyclopedia.com.
3. Mekanika. Dipulihkan di wikipedia.org.
4. Dinamika Fluida. Dipulihkan di wikipedia.org.
5. Optik. Definisi. Dipulihkan di dictionary.com.
6. Optik. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (Edisi ke-5). McGraw-Hill. 1993.
7. Optik. Dipulihkan di wikipedia.org.
8. Apa itu termodinamika? Dipulihkan di grc.nasa.gov.
9. Einstein A. (1916). Relativitas: Teori Khusus dan Umum. Dipulihkan di wikipedia.org.
10. Will, Clifford M (2010). "Relativitas". Ensiklopedia Multimedia Grolier. Dipulihkan di wikipedia.org.
11. Apa bukti Big Bang? Dipulihkan di astro.ucla.edu.
12. Planck mengungkapkan dan alam semesta hampir sempurna. Dipulihkan di esa.int.