classical physics

part of a series on
physics
index outline glossary history (timeline)
branches acoustics astrophysics atomic physics biophysics classical physics electromagnetism geophysics mechanics modern physics nuclear physics optics thermodynamics
research physicist (list) list of physics awards list of journals list of unsolved problems
v t e

classical physics (tsz. classical physicses)

1. (informatika) klasszikus fizika

A klasszikus fizika a 17. századtól a 19. század végéig kialakult fizikai elméletek összessége, amely a természet törvényeit főként makroszkopikus méretekben, alacsony sebességeken és gyenge gravitációs mezőkben írja le. Legismertebb területei: mechanika, elektromágnesség, termodinamika és optika. Bár sok esetben ma már a modern fizika (relativitáselmélet, kvantummechanika) váltotta fel, a klasszikus fizika továbbra is nélkülözhetetlen a mérnöki gyakorlatban, valamint az oktatásban, mert jól közelíti a mindennapi jelenségeket.

A klasszikus fizika egyik alappillére a klasszikus mechanika, amelyet főként Galilei és Isaac Newton munkássága alapozott meg.

• A kísérleti módszer bevezetése.
• A szabadesés és a mozgás leírása (híres toronykísérlet).
• A tehetetlenség elve.

1. Tehetetlenség törvénye: minden test megtartja mozgásállapotát, amíg erő nem hat rá.
2. A dinamika alaptörvénye: ${\textstyle F=ma}$, azaz az erő a tömeg és gyorsulás szorzata.
3. Hatás-ellenhatás törvénye: minden hatásnak egyenlő nagyságú, ellentétes irányú ellenhatása van.

A newtoni mechanika meghatározó volt több évszázadon át. Leírta a testek mozgását a Földön és az égitestekét az űrben (gondoljunk Kepler törvényeinek newtoni magyarázatára).

• Hooke-törvény: ${\textstyle F=-kx}$ – rugalmas testek erőtörvénye.
• Mechanikai rezgések: egyszerű harmonikus rezgés, csillapított és kényszerrezgés.
• Hidrosztatika és hidrodinamika: Pascal-törvény, Bernoulli-egyenlet.

A hőtan a hő és más energiaformák kapcsolatával foglalkozik.

• Hőmérséklet: a részecskék mozgásának átlagos intenzitása.
• Hőmennyiség: energia, amely hőátadás során cserélődik ki.
• Belső energia: a rendszer részecskéinek mozgási és kölcsönhatási energiája.

1. Zeroth-törvény: ha A egyensúlyban van B-vel, és B C-vel, akkor A és C is egyensúlyban van → hőmérséklet fogalma.

2. Első főtétel: az energia megmaradásának törvénye hőmennyiséggel kiegészítve:

   $${\displaystyle \Delta U=Q-W}$$

3. Második főtétel: a hő magától mindig a melegebb helyről a hidegebb felé áramlik. Entrópia nő.

4. Harmadik főtétel: az abszolút nulla hőmérséklethez közeledve az entrópia zérushoz tart.

• Carnot-gép: ideális hőerőgép.
• Gőzgépek, belsőégésű motorok: ipari forradalom kulcselemei.

Ez a rész főként a 18–19. században alakult ki olyan nagy nevek által, mint Coulomb, Ampère, Faraday, Gauss, Maxwell.

• Coulomb-törvény: a töltések közötti erő arányos a töltések szorzatával és fordítottan arányos a távolság négyzetével.
• Térerősség, potenciál, feszültség fogalmai.

• Ohm-törvény: ${\textstyle V=IR}$
• Kirchhoff-szabályok: hurok- és csomóponti törvények.
• Ellenállás, vezetők, szigetelők, félvezetők.

• Áram hatására mágneses tér keletkezik (Oersted, Ampère).
• Lorentz-erő: mozgó töltésre ható mágneses erő.
• Indukció: időben változó mágneses mező elektromos áramot indukál (Faraday).
• Lenz-törvény: az indukált áram iránya olyan, hogy hatása ellenáll a változásnak.

James Clerk Maxwell egyesítette az elektromosságot és mágnességet egy elméleti keretben. Az egyenletek leírják az elektromos és mágneses tér viselkedését, és ezekből levezethető az elektromágneses hullámok létezése – a rádió, mikrohullám, fény mind ide tartozik.

Az optika a fény természetével és viselkedésével foglalkozik.

• Fénytörés: Snellius–Descartes-törvény:

  $${\displaystyle n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}}$$

• Tükröződés, lencsék, tükrök képalkotása.

• Nagyító, mikroszkóp, távcső működése.

• Interferencia, elhajlás, polarizáció.
• A fény hullámtermészetének kísérleti bizonyítéka: Young-kísérlet (kétréses interferencia).

• Determinista világkép: a jelen állapot teljes mértékben meghatározza a jövőt (Laplace-démon).
• Kontinuum-feltevés: az anyag és tér folytonos, nincsenek kvantumhatások.
• Abszolút idő és tér: Newton szerint a tér és idő függetlenek a testektől és abszolút létezők.
• Erők és mozgásegyenletek: a testek viselkedése erőhatásokkal írható le.

A 19. század végére több jelenség is megkérdőjelezte a klasszikus fizika érvényességét:

• Fekete test sugárzás → kvantumelmélet (Planck).
• Fénysebesség állandósága → speciális relativitáselmélet (Einstein).
• Fotoeffektus → fény kvantumos természete.
• Perihelion-eltolódás a Merkúrnál → általános relativitáselmélet.
• Atomok stabilitása → kvantummechanika.

Ezzel elkezdődött a modern fizika kora, de a klasszikus fizika továbbra is hatékony:

• Minden mérnöki számítás alapja (építészet, gépészet, elektromosság).
• Egyszerű, jól érthető modellek.
• A modern elméletek alacsony energiás határeseteként működik (klasszikus limit).

A klasszikus fizika a tudomány történetének egyik legnagyobb intellektuális vívmánya. A világ működésének pontos és elegáns modelljeit nyújtja a hétköznapi méretek világában. Mechanikája, hőelmélete, elektromosságtana és optikája a modern technika alapját képezi. Noha a 20. század fizikai forradalma – relativitás és kvantummechanika – meghaladta a klasszikus modellt, annak eredményei ma is élnek, tanítják, használják, és a tudományos gondolkodás történeti alapkövét képezik.

• classical physics - Szótár.net (en-hu)
• classical physics - Sztaki (en-hu)
• classical physics - Merriam–Webster
• classical physics - Cambridge
• classical physics - WordNet
• classical physics - Яндекс (en-ru)
• classical physics - Google (en-hu)
• classical physics - Wikidata
• classical physics - Wikipédia (angol)