ما همیشه در محاصره فیزیک هستیم. کلمه "فیزیک" از یونانی "دانش طبیعت" گرفته شده است. هدف این رشته مطالعه تحلیل و درک پدیده های طبیعی جهان هستی است.
در این درس متوجه خواهیم شد
چیزی به سادگی راه رفتن را می توان با فیزیک توضیح داد. در حین راه رفتن، چنگ خوبی دارید و نمی لغزید؟ این چسبندگی ناشی از زبری یا مقاومت بین کف پا/کفش شما و زمین است. به این زبری یا مقاومت «اصطکاک» می گویند. چه اتفاقی می افتد اگر به طور تصادفی روی پوست موز پا بگذارید؟ شما سقوط می کنید! حالا چه چیزی باعث سقوط شما می شود؟ این اتفاق می افتد زیرا پوسته لغزنده اصطکاک بین پا/کفش شما و سطح زمین را کاهش می دهد.
آیا می دانید اگر فیزیک وجود نداشت، نمی توانستیم با خودکار روی کاغذ بنویسیم؟ در این صورت مفهوم گرانش وارد عمل می شود. همانطور که قلم توپ در سراسر کاغذ حرکت می کند، توپ می چرخد و گرانش جوهر را به سمت بالای توپ فشار می دهد، جایی که روی کاغذ منتقل می شود.
فیزیک مطالعه ماده و انرژی است. این موضوع به چگونگی ارتباط ماده و انرژی با یکدیگر و چگونگی تأثیر آنها بر یکدیگر در طول زمان و مکان مربوط می شود. این انرژی می تواند اشکال مختلفی مانند انرژی نور، الکتریسیته، انرژی مغناطیسی، گرانش، و غیره داشته باشد. فیزیک با مواد مختلف از ذرات بسیار کوچک تشکیل دهنده اتم تا ذرات تشکیل دهنده ستاره ها و کهکشان ها سر و کار دارد.
توصیف مفصل تری از فیزیک می تواند این باشد: این علمی است که با اشیاء طبیعی، قوانین، و خواص ماده و نیروهایی که بر آنها عمل می کنند سر و کار دارد. این یک موضوع بزرگ با رشته های بسیاری است.
1. مکانیک کلاسیک - مطالعه ریاضی حرکت اجسام روزمره و نیروهایی است که بر آنها تأثیر می گذارد.
2. ترمودینامیک - اثرات تغییرات دما، فشار و حجم را بر روی سیستم های فیزیکی در مقیاس ماکروسکوپی، و انتقال انرژی به عنوان گرما را مطالعه می کند.
3. الکترومغناطیس و فوتونیک - مطالعه رفتار الکترون ها، رسانه های الکتریکی، آهنرباها، میدان های مغناطیسی و برهمکنش های کلی نور.
4. مکانیک نسبیتی - مربوط به حرکت اجسامی است که سرعت نسبی آنها به سرعت نور نزدیک می شود یا انرژی جنبشی آنها با حاصل ضرب جرم آنها (m) و مجذور سرعت نور (c) یا mc قابل مقایسه است. 2
5. مکانیک کوانتومی - این یک نظریه اساسی در فیزیک است که توصیفی از خواص فیزیکی طبیعت در مقیاس اتم ها و ذرات زیر اتمی ارائه می دهد.
6. اپتیک و آکوستیک - اپتیک مطالعه حرکات نور شامل بازتاب، شکست، پراش و تداخل است. آکوستیک شاخه‌ای از فیزیک است که به مطالعه امواج مکانیکی در محیط‌های مختلف می‌پردازد.
7. فیزیک ماده چگال - مطالعه خواص فیزیکی ماده در فاز متراکم.
8. فیزیک ذرات با انرژی بالا و فیزیک هسته ای - فیزیک ذرات ماهیت ذرات و فیزیک هسته ای هسته های اتم را مطالعه می کند.
9. کیهان شناسی - چگونگی پیدایش جهان و سرنوشت نهایی آن را مطالعه می کند. توسط فیزیکدانان و اخترفیزیکدانان مطالعه می شود.
دانشمندانی که در فیزیک متخصص هستند، فیزیکدان نامیده می شوند. برخی از مشهورترین دانشمندان تاریخ، فیزیکدانانی مانند اسحاق نیوتن و آلبرت انیشتین هستند.
فیزیکدانان سعی می کنند اصول اساسی را که همه جنبه های فیزیکی جهان را توصیف و بر آن حاکم است، درک کنند. آنها با استفاده از آزمایش کنترل شده و تجزیه و تحلیل ریاضی بررسی می کنند. این روش دیگری را برای تقسیم فیزیک به دو بخش ارائه می دهد - فیزیک کاربردی یا تجربی و فیزیک نظری.
فیزیکدانان نظری مدل های ریاضی را برای توضیح برهم کنش های پیچیده بین ماده و انرژی ابداع می کنند. آیزاک نیوتن، آلبرت اینشتین و استیون هاوکینگ از فیزیکدانان نظری مشهور هستند. آنها تئوری هایی را در مورد نحوه عملکرد جهان ایجاد کردند.
فیزیکدانان تجربی از ابزارهای پیشرفته‌ای مانند لیزر، شتاب‌دهنده ذرات و تلسکوپ برای انجام آزمایش‌هایی بر روی پدیده‌های فیزیکی خاص و رسیدن به پاسخ‌ها استفاده می‌کنند. آنها اغلب در شرایطی که معمولاً در زندگی روزمره ما یافت نمی شوند، روی طیف وسیعی از پدیده ها در طبیعت طراحی و تحقیقات دقیقی انجام می دهند. به عنوان مثال، آنها ممکن است بررسی کنند که در دمای بسیار نزدیک به صفر مطلق ( 460-0 فارنهایت، 0-273 درجه سانتیگراد) چه اتفاقی برای خواص الکتریکی مواد می افتد یا ویژگی های انرژی ساطع شده از گازهای بسیار داغ را اندازه گیری کنند.
همپوشانی گسترده ای بین آزمایش و نظریه وجود دارد. فیزیکدانان تجربی از کارهای نظری جاری در زمینه های خود آگاه هستند و فیزیکدانان نظری باید نتایج آزمایشگران و زمینه ای که نتایج در آن باید تفسیر شوند را بدانند.
فیزیک موضوع جذابی است. این تلاش می کند تا با استفاده از زبان ریاضیات، طبیعت را چگونه کار می کند. به عنوان اساسی ترین علوم طبیعی در نظر گرفته شده است. سعی می‌کند عملکرد همه چیز در اطراف ما، از حرکت ذرات باردار کوچک گرفته تا حرکت افراد، ماشین‌ها و سفینه‌های فضایی را توصیف کند. در واقع، تقریباً همه چیز در اطراف شما را می توان با قوانین فیزیک کاملاً دقیق توصیف کرد.
اهمیت فیزیک برای جامعه امروزی به طور گسترده با اتکای ما به فناوری نشان داده شده است. بسیاری از فناوری‌هایی که دائماً دنیایی را که ما در آن زندگی می‌کنیم تغییر می‌دهند را می‌توان مستقیماً در تحقیقات مهم فیزیک جستجو کرد. به عنوان مثال، تحقیقات بر روی فیزیک نیمه هادی ها اولین ترانزیستور را در سال 1947 توسعه داد. نیمه هادی ها جزء کلیدی در تمام سیستم های الکترونیکی ما از جمله رایانه ها هستند که امکان پیشرفت در ارتباطات، محاسبات، مراقبت های بهداشتی، سیستم های نظامی، حمل و نقل و غیره را فراهم می کنند. همچنین، این قوانین اپتیک است که نحوه رفتار نور را توصیف می کند که منجر به توسعه شبکه های فیبر نوری شده است که منجر به ارتباطات اینترنتی شده و جهان را به هم نزدیکتر می کند.
