encyklopedia.space

Fizyka klasyczna

Fizyka klasyczna – gałąź fizyki opisująca zjawiska przyspieszające się w przedziale prędkości znacznie mniejszych niż prędkość światła oraz w skalach, w których nie występują efekty kwantowe. Jest to pierwszy etap rozwoju fizyki, obejmujący m.in. mechanikę klasyczną, termodynamikę, elektrodynamikę, optykę klasyczną oraz akustykę.

Historia

Podstawy fizyki klasycznej zostały położone w starożytności, a najważniejsze dzieła pojawiły się w okresie renesansu i rewolucji naukowej.

Podstawowe działy

Mechanika klasyczna

Opisuje ruch ciał materialnych na podstawie praw Newtona oraz pojęcia energii i pędu. Dzieli się na:

  • kinematyka – opis poĹ‚oĹĽeĹ„, prÄ™dkoĹ›ci i przyspieszeĹ„;
  • dynamika – zaleĹĽnoĹ›ci miÄ™dzy siĹ‚ami a ruchem;
  • statyka – rĂłwnowaga siĹ‚.

Termodynamika klasyczna

Badanie wymiany energii w postaci ciepła oraz związane z tym prawa:

  • zerowe prawo termodynamiki – rĂłwnowaga termiczna;
  • pierwsze prawo – zasada zachowania energii;
  • drugie prawo – wzrost entropii.

Elektrodynamika klasyczna

Oparta na równaniach Maxwella, opisuje zjawiska elektryczne, magnetyczne oraz ich wzajemne oddziaływanie. Dzieli się na:

  • elektrostatykÄ™ – pole elektryczne wokół Ĺ‚adunkĂłw spoczynkowych;
  • magnetostatykÄ™ – pole magnetyczne wytwarzane przez prÄ…dy staĹ‚e;
  • teoriÄ™ fal elektromagnetycznych – promieniowanie, optykÄ™.

Optyka klasyczna

Opisuje zachowanie światła jako fali elektromagnetycznej. Kluczowe pojęcia:

  • prawo odbicia i zaĹ‚amania;
  • interferencja i dyfrakcja;
  • teoria optyki geometrycznej i falowej.

Akustyka klasyczna

Analiza fal dźwiękowych w ośrodkach sprężystych, ich propagacji, interferencji oraz rezonansu.

Główne prawa i zasady

  1. Prawa Newtona (zasada bezwładności, zasada dynamiki, zasada akcji i reakcji).
  2. Prawo zachowania pędu.
  3. Prawo zachowania energii (pierwsze prawo termodynamiki).
  4. Prawo zachowania momentu pędu.
  5. Prawo Coulomba (elektrostatyka).
  6. Równania Maxwella – podstawy elektrodynamiki.
  7. Drugie prawo termodynamiki – wzrost entropii.

Ograniczenia i przejście do fizyki współczesnej

Fizyka klasyczna przestaje być adekwatna w warunkach:

  • prÄ™dkoĹ›ci porĂłwnywalnych z prÄ™dkoĹ›ciÄ… Ĺ›wiatĹ‚a – konieczność zastosowania teorii wzglÄ™dnoĹ›ci (Albert Einstein, 1905‑1955);
  • skali atomowej i subatomowej – potrzeba mechaniki kwantowej (Planck, Schrödinger, Heisenberg);
  • silnych pĂłl grawitacyjnych – opis w ramach ogĂłlnej teorii wzglÄ™dnoĹ›ci.

Mimo tych ograniczeń, wiele pojęć klasycznych (energia, pęd, zasady zachowania) pozostaje fundamentalnych i jest zachowywanych w uogólnionych teoriach.

Wybitni fizycy klasyczni

Zastosowania fizyki klasycznej

Technologie oparte na prawach klasycznych obejmujÄ…:

  • mechanikÄ™ inĹĽynieryjnÄ… – budowa maszyn, mostĂłw, pojazdĂłw;
  • elektrotechnikÄ™ – obwody elektryczne, silniki elektryczne, generatory;
  • optykÄ™ – soczewki, instrumenty optyczne, telekomunikacja (fale radiowe, mikrofale);
  • akustykÄ™ – instrumenty muzyczne, systemy nagĹ‚aĹ›niajÄ…ce;
  • termodynamikÄ™ – silniki cieplne, chĹ‚odnictwo, klimatyzacja.

Bibliografia

  1. Newton I., Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, 1687.
  2. Maxwell J.C., A Treatise on Electricity and Magnetism, 1873.
  3. Lagrange J.L., Mécanique Analytique, 1788.
  4. Boltzmann L., Vorlesungen ĂĽber die Grundlagen der Thermodynamik, 1896.
  5. Goldstein H., Poole C., Safko J., Classical Mechanics, 3rd ed., 2002.
  6. Fowles G.R., Cassiday G.L., Analytical Mechanics, 7th ed., 2005.