La física experimental

Dentro del campo de la física , la física experimental es la categoría de disciplinas y subdisciplinas se ocupa de la observación de la física fenómenos con el fin de reunir datos sobre el universo . Los métodos varían de una disciplina a, a partir de experimentos y observaciones simples, tales como la Experimento Cavendish, a otras más complicadas, como las que había en el LHC.

Visión de conjunto

Física Experimental reagrupan todas las disciplinas de la física que se ocupan de la adquisición de datos, métodos de adquisición de datos, y la conceptualización detallada (más allá del simple experimentos mentales) y realización de laboratorio experimentos. A menudo se pone en contraste con la física teórica, que se refiere más a predecir y explicar el comportamiento físico de la naturaleza de la adquisición de conocimientos sobre el tema.

Aunque la física experimental y teórica se ocupa de diferentes aspectos de la naturaleza, que ambos comparten el mismo objetivo de comprender y tener una relación simbiótica. La primera ofrece datos sobre el universo, la cual puede ser analizado con el fin de entender, mientras que el segundo ofrece explicaciones de los datos y por lo tanto ofrece una visión sobre cómo adquirir mejor los datos y sobre cómo construido experimento. La física teórica también puede ofrecer información sobre qué datos son necesarios con el fin de obtener una mejor comprensión del universo, y en qué experimentos para construir con el fin de obtenerlo.

Historia

La física experimental tenía sus raíces en la Edad Media , sobre todo en Irak y Egipto , en el trabajo de la Físico musulmán, Ibn al-Haytham (965-1039), conocido en el Occidente como Alhazen, quien es considerado el "padre de la moderna óptica "y uno de los más importantes los físicos de la Edad Media, por haber desarrollado el primer experimental método científico en su Libro de Óptica (1021). Algunos de sus experimentos más famosos incluyen el desarrollo y uso de la cámara oscura y cámara estenopeica para demostrar que la luz viaja en línea recta. Matthias Schramm escribió en su Ibn al-Weg zur Haythams Physik:

"A través de un examen más detenido de las concepciones de Ibn al-Haytham de modelos matemáticos y de la función que desempeñan en su teoría de la sentido percepción, se hace evidente que él era el verdadero fundador de la física en el sentido moderno de la palabra; de hecho, él anticipó por seis siglos las ideas fértiles que iban a marcar el comienzo de esta nueva rama de la ciencia ".

Otro físico musulmán medieval que contribuyó a la física experimental fue Al-Biruni (973-1048), quien desarrolló el método experimental más temprano para mecánica. Al-Biruni y Al-Khazini (. Fl 1115-1130) también unificada estática y dinámica en la ciencia de la mecánica, y se combinaron hidrostática con dinámicas para crear el campo de hidrodinámica.

Después de la Traducciones latinas del siglo 12, cuando el libro de Óptica estuvo disponible en América , se adoptó el método científico y desarrolladas por Robert Grosseteste, quien hizo hincapié en las matemáticas como una forma de entender la naturaleza, y por Roger Bacon quien hizo hincapié en una empírica enfoque. Tocino llevó a cabo más experimentos en la óptica, la mejora en el trabajo de su predecesor, Alhazen. Bacon también grabó la forma en que condujo sus experimentos con todo detalle para que otros puedan reproducir y poner a prueba de forma independiente sus resultados, una piedra angular de la método científico, y una continuación de la labor de los investigadores como Alhazen y Albatenius.

Como un campo distinto, física experimental se estableció en Europa moderna, durante lo que se conoce como el Revolución científica, por los físicos como Galileo Galilei , Christiaan Huygens, Johannes Kepler , Blaise Pascal y Sir Isaac Newton . A principios del siglo 17, Galileo hizo un amplio uso de la experimentación para validar las teorías físicas, que es la idea clave en el método científico moderno. Galileo formuló y probó con éxito varios resultados en la dinámica, en particular la ley de inercia, que más tarde se convirtió en la primera ley en las leyes del movimiento de Newton . En Galileo Dos nuevas ciencias, un diálogo entre los personajes Simplicio y Salviati discutir el movimiento de un barco (como un marco en movimiento) y cómo la carga del buque que es indiferente a su movimiento. Huygens utiliza el movimiento de un barco a lo largo de un canal holandés para ilustrar una forma temprana de la conservación de momentum .

La física experimental se considera que ha culminado con la publicación de la Philosophiae Naturalis Principia Mathematica en 1687 por Sir Isaac Newton (1643-1727). En 1687, Newton publicó los Principia, detallando dos teorías físicas completas y exitosas: las leyes de Newton del movimiento , de la que surgen mecánica clásica ; y La ley de Newton de la gravitación universal, que describe la fuerza fundamental de la gravedad . Ambas teorías son concordantes con los experimentos. El Principia también incluyó varias teorías en dinámica de fluidos.

Desde finales del siglo 17 en adelante, la termodinámica se desarrolló por el físico y químico Boyle , Young, y muchos otros. En 1733, Bernoulli usó argumentos estadísticos con la mecánica clásica para derivar resultados termodinámicas, iniciando el campo de la mecánica estadística . En 1798 , Thompson demostró la conversión del trabajo mecánico en calor, y en 1847 Joule declaró la ley de conservación de la energía , en forma de calor, así como energía mecánica. Ludwig Boltzmann, en el siglo XIX, es responsable de la forma moderna de la mecánica estadística. La mecánica clásica ha sido retocado y ampliado por Leonhard Euler , matemático francés Joseph-Louis Comte de Lagrange , físico matemático irlandés William Rowan Hamilton, y otros, que producen nuevos resultados en la física matemática. La ley de la gravitación universal iniciado el campo de la astrofísica , que describe astronómicos fenómenos utilizando teorías físicas. Ley de la gravitación de Newton también ayudó a poner mecánica celeste sobre base científica y matemática adecuada.

Después de Newton define la mecánica clásica , el próximo gran campo de investigación dentro de la física fue la naturaleza de la electricidad . Las observaciones en el XVII y el siglo XVIII por los científicos como Robert Boyle , Stephen Gray, y Benjamin Franklin crearon una fundación para el trabajo posterior. Estas observaciones también establecieron nuestra comprensión básica de la carga eléctrica y actual. Por 1808 John Dalton había descubierto que los átomos de elementos diferentes tienen diferentes pesos y propusieron el moderno teoría del átomo.

Fue Hans Christian Oersted quien propuso por primera vez la conexión entre la electricidad y el magnetismo después de observar la desviación de una aguja de la brújula por una corriente eléctrica cercana. A principios de la década de 1830 Michael Faraday había demostrado que los campos magnéticos y la electricidad podrían generar entre sí. En 1864 James Clerk Maxwell presentó a la Real Sociedad un conjunto de ecuaciones que describe esta relación entre la electricidad y el magnetismo. Las ecuaciones de Maxwell también predijo correctamente que la luz es una onda electromagnética . Comenzando con la astronomía, los principios de filosofía natural cristalizada en fundamental leyes de la física que se enuncian y mejorado en los siglos sucesivos. En el siglo 19, las ciencias habían segmentado en varios campos con investigadores especializados y el campo de la física, aunque lógicamente preeminente, ya no podía reclamar la propiedad única de todo el campo de la investigación científica.

Experimentos actuales

Parte de LHC en CERN, un esfuerzo experimental

Algunos ejemplos de destacados proyectos experimentales de física son:

• Relativista de Iones Pesados que colisiona iones pesados como el oro iones (que es el primer colisionador de iones pesados) y protones , que se encuentra en Laboratorio Nacional de Brookhaven, en Long Island, EE.UU..

• HERA, que choca electrones o positrones y protones, y es parte de DESY, ubicado en Hamburgo , Alemania.

• LHC, o el grande Hadron Collider, que está actualmente en construcción. La voluntad LHC está programado para comenzar a operar en el 2008 y será colisionador más energética del mundo al finalizar, que se encuentra en CERN, en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra .

• JWST, o la Telescopio Espacial James Webb, está previsto para su lanzamiento en 2013. Será el sucesor del telescopio espacial Hubble . Se estudiará el cielo en la región infrarroja. Los principales objetivos del JWST será el fin de comprender las etapas iniciales del universo, la formación de galaxias, así como las formaciones de estrellas y planetas, y los orígenes de la vida.

Método

La física experimental utiliza dos métodos principales de la investigación experimental, experimentos controlados, y experimentos naturales. Los experimentos controlados se utilizan a menudo en laboratorios como laboratorios pueden ofrecer un entorno controlado. Se utilizan experimentos naturales, por ejemplo, en la astrofísica al observar objetos celestes, donde no es posible el control de las variables en efecto.

Experimentos famosos

Experimentos famosos incluyen:

Las técnicas experimentales

Algunas técnicas experimentales bien conocidos incluyen:

Los físicos experimentales destacados

Los físicos experimentales famosos incluyen:

Líneas de tiempo

Ver los plazos siguientes listados de experimentos de física.

• Cronología de la mecánica clásica
• Cronología de electromagnetismo y la óptica clásica
• Cronología de la física gravitacional y la relatividad
• Línea de tiempo de la fusión nuclear
• Cronología de los otros campos de radiación de fondo
• Cronología de la tecnología de la física de partículas
• Cronología de la mecánica cuántica, la física molecular, la física atómica, física nuclear y física de partículas
• Cronología de los estados de la materia y las transiciones de fase
• Cronología de la termodinámica, la mecánica estadística y procesos aleatorios
• Cronología de los descubrimientos de partículas