¿Cuál es la conexión entre la física universitaria y la física de la escuela secundaria?
Para estudiantes de ingeniería general:
Solo hay un curso de física real, y ese es el de física universitaria, que generalmente se completa en un año. Es amplio, pero no profundo. Se puede decir que es una extensión del conocimiento básico de la escuela secundaria, pero desde otra perspectiva, ya no podemos analizar el problema desde la perspectiva especial de la escuela secundaria, porque el problema aquí se vuelve más general. La principal herramienta matemática es el cálculo. Las matemáticas avanzadas no son iguales al cálculo, pero el cálculo es el cuerpo principal. Si solo estudias física en la universidad, siempre que no seas malo en matemáticas avanzadas, puedes tener algunas ideas físicas. Después de todo, las cosas en física universitaria son relativamente simples. Muchas cosas no se estudiarán en profundidad, pero se popularizarán conceptos generales. (Es muy inapropiado decir que la física universitaria es el cálculo de arriba).
Si tu especialidad es física, enfrentarás muchos cursos, principalmente unos pocos:
Mecánica: es La mecánica clásica se encuentra entre las cuatro mecánicas principales, y también se puede decir que es una disciplina mecánica basada en la teoría de Newton. La mecánica abarca muchas cosas, además de la conocida cinemática y dinámica de partículas y la cinemática y dinámica de sistemas de partículas. Estará expuesto a algunos conceptos nuevos en el medio. El desplazamiento y la superposición de vectores son comunes. Se presta especial atención a las implicaciones del cálculo de los modelos físicos y a una exploración más profunda de los sistemas de referencia. Sabrás sobre marcos inerciales, marcos no inerciales, transformaciones galileanas, etc. También existe la mecánica de cuerpos rígidos (relativamente nueva), que involucra nuevas cantidades físicas como el momento angular y el momento de inercia. Teoremas relevantes de energía y momento (incluidos la energía y el momento de una partícula y el momento de rotación y la energía de un cuerpo rígido), la descripción y la energía de ondas y vibraciones, mecánica de fluidos y un poco de mecánica de materiales, como corte, tensión. y torsión. Finalmente, se hacen algunas breves introducciones a la teoría de la relatividad, transformación de Lorentz, etc.
Electromagnetismo:
El electromagnetismo, como su nombre indica, es una materia muy importante en la física general. Estudia principalmente las propiedades electromagnéticas de la materia. Leyes como la ley de Coulomb ya son familiares para todos, pero aquí verás nuevas expresiones, expresadas en cantidades más básicas. Habrá una discusión más profunda sobre las tarifas. Teoremas como el teorema de Gauss son muy importantes y se puede decir que son la base de la parte eléctrica. Entonces comprenderás que el teorema de Gauss no es solo un teorema físico, sino también una abstracción matemática. Dominar este patrón te beneficiará durante toda tu vida. También existen propiedades eléctricas de los dieléctricos en la electricidad y usted estará expuesto a algunos conceptos nuevos. Además, se ofrecen conocimientos sobre circuitos, que son relativamente sencillos en comparación con los cursos sobre circuitos, principalmente el teorema de circuitos de Kirchhoff, que también es la base para futuros conocimientos sobre circuitos. El estudio del magnetismo se puede comparar con la electricidad, incluido el teorema de Biot-Safar y el teorema del bucle de Ampere, todos los cuales se pueden comparar con el teorema de Gauss. y magnetismo de medios magnéticos. También hay conocimientos sobre inducción electromagnética, que no es muy diferente al de secundaria, pero el modelo es mucho más completo y más general.
Óptica:
Es posible que aprendas menos sobre óptica en las escuelas secundarias, algunas de las cuales son generalmente ópticas geométricas. En comparación con la especialización en física, la óptica es relativamente amplia e incluye óptica ondulatoria, óptica geométrica, instrumentos ópticos, polarización de la luz (mucho más profunda que la de la escuela secundaria), óptica cuántica, etc. , a lo largo de todo el desarrollo de la óptica. Algunas cosas son relativamente nuevas y nunca antes se había oído hablar de ellas, como la media banda de Fresnel y el principio de Fermat en los instrumentos ópticos, que requieren paciencia para dominarlos. La característica principal de la óptica es que el conocimiento está fragmentado y existen muchas fórmulas, pero no es difícil de entender.
Térmico:
Se puede decir que el calor es el punto de inflexión de la física ordinaria de lo macro a lo micro, pero el calor en la física ordinaria (no en la física estadística termodinámica). Estudia principalmente los fenómenos térmicos, no la esencia. Muchas teorías y fórmulas sólo pueden explicar fenómenos y no son del todo correctas por naturaleza. La ciencia térmica estudia un sistema (principalmente un sistema en equilibrio), un comportamiento en el que participan una gran cantidad de partículas microscópicas. Esto requiere probabilidad y estadística como herramienta matemática. La base de la termodinámica es la ecuación de estado de un gas ideal, así como la primera y segunda ley de la termodinámica, la expresión de los sistemas termodinámicos y, posteriormente, conocimientos importantes como el transporte, la distribución de tasas (velocidad) de Maxwell, la desigualdad de Clausius, etc. , presentados en cada capítulo respectivamente. La dificultad de la termodinámica radica en la modelización, porque es difícil de imaginar, hay muchas fórmulas y el conocimiento está fragmentado. Pero, afortunadamente, tiene poco que ver con los conocimientos de la escuela secundaria (algunos de ellos también son superficiales en el frente).
Física Atómica (Física Moderna);
La Física Atómica es el comienzo del adiós a la física ordinaria en las carreras de física, porque el objeto de investigación realmente ha cambiado de macro a micro. Además, siguiendo el desarrollo de la física, se pueden ver muchas teorías físicas que explican el comportamiento de las partículas a escala atómica. Entre ellas hay muchas teorías interesantes: el modelo atómico de Bohr, la ecuación de Schrödinger, las ondas de De Broglie, el efecto fotoeléctrico, los niveles de energía, el espectro de energía, la física nuclear y otros conocimientos cercanos a la teoría más moderna. Por supuesto que hay errores, pero también sentó las bases para el nacimiento de la mecánica cuántica. Cuando estudias física atómica, es posible que tengas más preguntas, porque algunas de las teorías y experimentos mencionados anteriormente fueron propuestos durante la transición de la física clásica a la relatividad y la mecánica cuántica. Son muy esclarecedores y pueden ayudarte a encontrar la dirección de la física. Entre ellos, el enfoque es la introducción del conocimiento de la mecánica cuántica (versión Yang).
Además, en tu último año también estarás expuesto a temas más profundos como electrodinámica, termodinámica, física estadística, mecánica cuántica y física del estado sólido. Pero si sientas una base sólida en tu primer y segundo año, estas materias no serán particularmente difíciles. (El conocimiento de estos temas es muy simple en la física de las universidades de ingeniería, y algunos de ellos no se descubrirán).
Dado que el autor acaba de ingresar a la universidad, no presentaré los cursos superiores.
Otro punto es que debes aprender bien las matemáticas. Las matemáticas avanzadas, los métodos de física matemática, el álgebra lineal, la teoría de la probabilidad y la estadística matemática también son indispensables. Agregar algunas ecuaciones diferenciales ordinarias, ecuaciones diferenciales parciales, análisis de tensores y transformaciones integrales (en profundidad) lo llevará al siguiente nivel.