Campos de Física e Disciplinas de Estudo

Física é o ramo da ciência que se preocupa com a natureza e as propriedades da matéria não viva e energia que não é tratada pela química ou biologia e pelas leis fundamentais do material universo. Como tal, é uma área de estudo enorme e diversificada.

Para entender isso, os cientistas concentraram sua atenção em uma ou duas áreas menores da disciplina. Isso permite que eles se tornem especialistas nesse campo estreito, sem ficarem atolados no grande volume de conhecimento que existe em relação ao mundo natural.

Às vezes, a física é dividida em duas categorias amplas, baseadas na história da ciência: Física Clássica, que inclui estudos que surgiram desde o Renascimento até o início do século 20; e Física Moderna, que inclui os estudos iniciados desde esse período. Parte da divisão pode ser considerada escala: a física moderna se concentra em partículas menores, mais precisas medidas e leis mais amplas que afetam como continuamos a estudar e entender a maneira como o mundo trabalho.

Outra maneira de dividir a física é aplicada ou a física experimental (basicamente, os usos práticos de materiais) versus física teórica (a construção de leis abrangentes sobre como o universo trabalho).

Ao ler as diferentes formas da física, deve ficar óbvio que há alguma sobreposição. Por exemplo, a diferença entre astronomia, astrofísica e cosmologia pode ser praticamente sem sentido às vezes. Ou seja, para todos, exceto para os astrônomos, astrofísicos e cosmólogos, que podem levar as distinções muito a sério.

Antes da virada do século XIX, a física se concentrava no estudo da mecânica, luz, som e movimento das ondas, calor e termodinâmica e eletromagnetismo. Os campos de física clássica estudados antes de 1900 (e continuam a se desenvolver e a ser ensinados hoje) incluem:

• Acústica: O estudo do som e das ondas sonoras. Neste campo, você estuda ondas mecânicas em gases, líquidos e sólidos. A acústica inclui aplicativos para ondas sísmicas, choque e vibração, ruído, música, comunicação, audição, som subaquático e som atmosférico. Dessa forma, abrange ciências da terra, ciências da vida, engenharia e artes.
• Astronomia: O estudo do espaço, incluindo os planetas, estrelas, galáxias, espaço profundo e o universo. A astronomia é uma das ciências mais antigas, usando matemática, física e química para entender tudo fora da atmosfera da Terra.
• Física Química: O estudo da física em sistemas químicos. A física química se concentra no uso da física para entender fenômenos complexos em uma variedade de escalas, da molécula ao sistema biológico. Os tópicos incluem o estudo de nanoestruturas ou dinâmica de reação química.
• Física Computacional: A aplicação de métodos numéricos para resolver problemas físicos para os quais já existe uma teoria quantitativa.
• Eletromagnetismo: O estudo de eletricidade e Campos magnéticos, que são dois aspectos do mesmo fenômeno.
• Eletrônicos: O estudo do fluxo de elétrons, geralmente em um circuito.
• Dinâmica dos Fluidos / Mecânica dos Fluidos: O estudo das propriedades físicas dos "fluidos", definidos especificamente neste caso como líquidos e gases.
• Geofísica: O estudo das propriedades físicas da Terra.
• Física Matemática: Aplicação de métodos matematicamente rigorosos para resolver problemas dentro da física.
• Mecânica: O estudo do movimento dos corpos em um quadro de referência.
• Meteorologia / Física do Tempo: A física do tempo.
• Ótica / Física da Luz: O estudo das propriedades físicas da luz.
• Mecânica Estatística: O estudo de grandes sistemas expandindo estatisticamente o conhecimento de sistemas menores.
• Termodinâmica: A física do calor.

A física moderna abraça o átomo e suas partes componentes, a relatividade e a interação de altas velocidades, cosmologia e exploração espacial e física mesoscópica, aquelas partes do universo que caem de tamanho entre nanômetros e micrômetros. Alguns dos campos da física moderna são:

• Astrofísica: O estudo das propriedades físicas dos objetos no espaço. Hoje, a astrofísica é frequentemente usada de forma intercambiável com a astronomia e muitos astrônomos têm graduação em física.
• Física Atômica: O estudo dos átomos, especificamente as propriedades elétricas do átomo, é diferente da física nuclear, que considera apenas o núcleo. Na prática, os grupos de pesquisa geralmente estudam física atômica, molecular e óptica.
• Biofísica: O estudo da física em sistemas vivos em todos os níveis, de células e micróbios a animais, plantas e ecossistemas inteiros. A biofísica se sobrepõe à bioquímica, nanotecnologia e bioengenharia, como a derivação da estrutura do DNA da cristalografia de raios-X. Os tópicos podem incluir bioeletrônica, nanomedicina, biologia quântica, biologia estrutural, cinética enzimática, condução elétrica em neurônios, radiologia e microscopia.
• Caos: O estudo de sistemas com uma forte sensibilidade às condições iniciais, para que uma pequena mudança no início se torne rapidamente grandes mudanças no sistema. A teoria do caos é um elemento da física quântica e útil na mecânica celeste.
• Cosmologia: O estudo do universo como um todo, incluindo suas origens e evolução, incluindo o Big Bang e como o universo continuará a mudar.
• Criofísica / Criogenia / Física de baixa temperatura: O estudo das propriedades físicas em situações de baixa temperatura, muito abaixo do ponto de congelamento da água.
• Cristalografia: O estudo de cristais e estruturas cristalinas.
• Física de alta energia: o estudo de física em sistemas de energia extremamente alta, geralmente dentro da física de partículas.
• Física de alta pressão: O estudo da física em sistemas de pressão extremamente alta, geralmente relacionado à dinâmica de fluidos.
• Física do laser: O estudo das propriedades físicas dos lasers.
• Física Molecular: O estudo da propriedades físicas de moléculas.
• Nanotecnologia: a ciência de construir circuitos e máquinas a partir de moléculas e átomos únicos.
• Física nuclear: O estudo das propriedades físicas do núcleo atômico.
• Física de partículas: O estudo de partículas fundamentais e as forças de sua interação.
• Física do plasma: O estudo da matéria na fase plasmática.
• Eletrodinâmica Quântica: O estudo de como elétrons e fótons interagem no nível da mecânica quântica.
• Mecânica Quântica / Física Quântica: O estudo da ciência em que os menores valores discretos, ou quanta, de matéria e energia se tornam relevantes.
• Quantum Optics: A aplicação de física quântica acender.
• Teoria Quântica de Campos: A aplicação da física quântica em campos, incluindo o forças fundamentais do universo.
• Gravidade Quântica: A aplicação da física quântica à gravidade e a unificação da gravidade com as outras interações fundamentais de partículas.
• Relatividade: O estudo de sistemas exibindo as propriedades de Einstein teoria da relatividade, que geralmente envolve movimentos em velocidades muito próximas da velocidade da luz.
• Teoria das Cordas / Teoria das Supercordas: O estudo da teoria de que todas as partículas fundamentais são vibrações de cordas unidimensionais de energia, em um universo de dimensões superiores.

Fontes e leituras adicionais

• Simonyi, Karoly. "Uma história cultural da física." Trans. Kramer, David. Boca Raton: CRC Press, 2012.
• Phillips, Lee. "Os enigmas intermináveis ​​da física clássica." Ars Technica, 4 de agosto de 2014.
• Teixeira, Elder Sales, Ileana Maria Greca e Olival Freire. "A história e a filosofia da ciência no ensino de física: uma síntese de pesquisas sobre intervenções didáticas." Educação Científica 21.6 (2012): 771–96. Impressão.