We zijn de hele tijd omringd door natuurkunde. Het woord 'fysica' komt van het Griekse 'kennis van de natuur'. Dit vakgebied heeft tot doel de natuurlijke fenomenen van het universum te analyseren en te begrijpen.
In deze les zullen we begrijpen:
Iets eenvoudigs als lopen kan worden verklaard door de natuurkunde. Heb je tijdens het lopen een goede grip en glijd je niet uit? Deze grip wordt veroorzaakt door de ruwheid of weerstand tussen de zolen van je voeten/schoenen en de grond. Deze ruwheid of weerstand wordt "wrijving" genoemd. Wat gebeurt er als je per ongeluk op een bananenschil stapt? Je valt! Wat maakt dat je valt? Het gebeurt omdat de gladde schil de wrijving tussen je voet/schoenen en het oppervlak van de grond vermindert.
Weet je dat als de natuurkunde er niet was geweest, we niet met een balpen op papier hadden kunnen schrijven? In dit geval komt het begrip zwaartekracht om de hoek kijken. Terwijl de balpen over het papier beweegt, draait de bal en de zwaartekracht dwingt de inkt naar de bovenkant van de bal, waar deze op het papier wordt overgebracht.
Natuurkunde is de studie van materie en energie. Het houdt zich bezig met hoe materie en energie zich tot elkaar verhouden, en hoe ze elkaar beïnvloeden in de tijd en door de ruimte. Deze energie kan verschillende vormen aannemen, zoals lichtenergie, elektriciteit, magnetische energie, zwaartekracht, enz. Natuurkunde houdt zich bezig met materie, variërend van zeer kleine deeltjes waaruit het atoom bestaat tot deeltjes die sterren en sterrenstelsels vormen.
Een meer uitgebreide beschrijving van de natuurkunde kan zijn: het is de wetenschap die zich bezighoudt met natuurlijke objecten, wetten en eigenschappen van materie, en de krachten die erop inwerken. Het is een enorm onderwerp met veel disciplines.
1. Klassieke mechanica - Het is de wiskundige studie van de beweging van alledaagse voorwerpen en de krachten die ze beïnvloeden.
2. Thermodynamica - Het bestudeert de effecten van veranderingen in temperatuur, druk en volume op fysieke systemen op macroscopische schaal, en de overdracht van energie als warmte.
3. Elektromagnetisme en fotonica - De studie van het gedrag van elektronen, elektrische media, magneten, magnetische velden en algemene interacties van licht.
4. Relativistische mechanica - Het houdt zich bezig met de beweging van lichamen waarvan de relatieve snelheden de lichtsnelheid benaderen of waarvan de kinetische energieën vergelijkbaar zijn met het product van hun massa's (m) en het kwadraat van de lichtsnelheid (c), of mc 2
5. Kwantummechanica - Het is een fundamentele theorie in de natuurkunde die een beschrijving geeft van de fysieke eigenschappen van de natuur op de schaal van atomen en subatomaire deeltjes.
6. Optica en akoestiek - Optica is de studie van lichtbewegingen, waaronder reflectie, breking, diffractie en interferentie. Akoestiek is de tak van de natuurkunde die zich bezighoudt met de studie van mechanische golven in verschillende media.
7. Fysica van de gecondenseerde materie - De studie van de fysische eigenschappen van materie in een gecondenseerde fase.
8. Hoge-energiedeeltjesfysica en kernfysica - Deeltjesfysica bestudeert de aard van deeltjes en kernfysica bestudeert de atoomkernen.
9. Kosmologie - Het bestudeert hoe het universum is ontstaan en zijn uiteindelijke lot. Het wordt bestudeerd door natuurkundigen en astrofysici.
Wetenschappers die experts zijn in de natuurkunde worden natuurkundigen genoemd. Enkele van de beroemdste wetenschappers in de geschiedenis worden beschouwd als natuurkundigen zoals Isaac Newton en Albert Einstein.
Natuurkundigen proberen de fundamentele principes te begrijpen die alle fysieke aspecten van het universum beschrijven en beheersen. Ze onderzoeken door middel van gecontroleerde experimenten en wiskundige analyse. Dit biedt een andere manier om de natuurkunde in twee delen te verdelen: toegepaste of experimentele natuurkunde en theoretische natuurkunde.
Theoretisch natuurkundigen bedenken wiskundige modellen om de complexe interacties tussen materie en energie te verklaren. Isaac Newton, Albert Einstein en Stephen Hawking zijn beroemde theoretische natuurkundigen. Ze ontwikkelden theorieën over hoe het universum werkt.
Experimentele natuurkundigen gebruiken geavanceerde hulpmiddelen zoals lasers, deeltjesversnellers en telescopen om tests uit te voeren op specifieke fysieke verschijnselen en tot antwoorden te komen. Ze ontwerpen en voeren zorgvuldig onderzoek uit naar een breed scala van verschijnselen in de natuur, vaak onder omstandigheden die we normaal niet in ons dagelijks leven tegenkomen. Ze kunnen bijvoorbeeld onderzoeken wat er gebeurt met de elektrische eigenschappen van materialen bij temperaturen vlakbij het absolute nulpunt (-460 0 F, -273 0 C), of de eigenschappen meten van de energie die wordt uitgestraald door zeer hete gassen.
Er is een brede overlap tussen experiment en theorie. Experimentele fysici blijven op de hoogte van de huidige theoretische werken in hun vakgebied, en theoretische fysici moeten de resultaten van de onderzoekers kennen en de context waarin de resultaten moeten worden geïnterpreteerd.
Natuurkunde is een boeiend vak. Het probeert te beschrijven hoe de natuur werkt met behulp van de taal van de wiskunde. Het wordt beschouwd als de meest fundamentele van alle natuurwetenschappen. Het probeert de functie van alles om ons heen te beschrijven, van de beweging van minuscule geladen deeltjes tot de beweging van mensen, auto's en ruimteschepen. In feite kan bijna alles om je heen vrij nauwkeurig worden beschreven door de wetten van de natuurkunde.
Het belang van natuurkunde voor de huidige samenleving wordt breed vertegenwoordigd door onze afhankelijkheid van technologie. Veel van de technologieën die de wereld waarin we leven voortdurend veranderen, zijn rechtstreeks terug te voeren op belangrijk natuurkundig onderzoek. Onderzoek naar de fysica van halfgeleiders maakte het bijvoorbeeld mogelijk om in 1947 de eerste transistor te ontwikkelen. De halfgeleiders vormen de belangrijkste component in al onze elektronische systemen, inclusief computers, waardoor vooruitgang mogelijk wordt op het gebied van communicatie, informatica, gezondheidszorg, militaire systemen, transport, enz. Het zijn ook de wetten van de optica die het gedrag van licht beschrijven dat hebben geleid tot de ontwikkeling van glasvezelnetwerken die hebben geleid tot internetcommunicatie, waardoor de wereld dichter bij elkaar is gekomen.
