Àwọn Ohun Èlò Físíkì Nínú Ìmọ̀ Ìwádìí Àìsàn
Ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa ìwádìí jẹ́ ẹ̀ka kan tí ó so ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ àti òfin pọ̀ láti ṣàwárí àwọn òtítọ́ tí ó wà lẹ́yìn ìṣẹ̀lẹ̀ kan, pàápàá jùlọ ìwà ọ̀daràn kan. Láàrín onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ tí ó kó ipa pàtàkì, ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa ìwádìí di ipò pàtàkì nítorí pé ó pèsè ìlànà ìṣírò fún wíwọ̀n, ṣíṣe àwòkọ́ṣe, àti ṣíṣe àtúntò àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ lọ́nà tí ó tọ́. Láti ìṣàyẹ̀wò àpẹẹrẹ ìdọ̀tí ẹ̀jẹ̀ sí àtúntò ìjàǹbá ọkọ̀, ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa ìwádìí ń ran àwọn olùwádìí lọ́wọ́ láti dáhùn àwọn ìbéèrè pàtàkì: ohun tí ó ṣẹlẹ̀, bí ó ṣe ṣẹlẹ̀, ìgbà tí ó ṣẹlẹ̀, àti ibi tí ó ti bẹ̀rẹ̀. Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò onírúurú ìlò físíìsì nínú ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa ìwádìí àti bí a ṣe ń lo àwọn ìlànà rẹ̀ ní ìṣe.
1. Àwọn ẹ̀rọ: Ìkọlù àti Àtúnṣe Ìṣípo
Ẹ̀ka fisiksi tí a sábà máa ń rí nínú àwọn ọ̀ràn ìwádìí ni àwọn onímọ̀ nípa ìwádìí àtijọ́—pàápàá jùlọ àwọn kinematics (ìṣípo) àti dynamics (agbára). Nínú àtúntò ìjàǹbá ọkọ̀, àwọn olùwádìí ṣàyẹ̀wò àwọn àmì ìdábùú, ìyípadà ara ọkọ̀, ipò ọkọ̀ ìkẹyìn, àti àwọn ipò ojú ọ̀nà láti ṣe ìṣirò iyára ṣáájú ìkọlù. Àwọn èrò bíi òfin Newton , ìpamọ́ agbára ìṣiṣẹ́, àti agbára kinetic ni a lò láti ṣe ìṣirò tí ó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé.
Fún àpẹẹrẹ, tí àwọn ipa ọ̀nà ìdábùú bá wà ní gígùn kan, àwọn olùwádìí lè ṣe ìṣirò iyàrá ìbẹ̀rẹ̀ nípa gbígbé ìṣọ̀kan ìfọ́mọ́ra láàrín àwọn táyà àti ojú ọ̀nà yẹ̀ wò. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, nínú ìkọlù ọkọ̀ méjì, ìpamọ́ agbára ń ran lọ́wọ́ láti ṣe ìṣirò ìtọ́sọ́nà àti ìwọ̀n iyàrá ọkọ̀ kọ̀ọ̀kan kí ó tó di pé ó ní ipa. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn àbájáde sábà máa ń yàtọ̀ (nítorí àìdánilójú dátà), ọ̀nà yìí ń gba àtúnṣe tó lágbára ju ẹ̀rí lọ.
A tun lo awọn ẹrọ lati ṣe itupalẹ awọn ipa ọna ti a fi n ṣe awakọ ati awọn ohun ti n ṣubu. Fun apẹẹrẹ, ninu ọran ti ẹnikan ba ṣubu lati oke kan, awọn oluwadi le ṣe ayẹwo boya ipo ara ati ijinna lati aaye ipa naa ba iṣubu ti o jẹyọ lati ijamba, titari, tabi fo. Awọn iyipada bii giga, akoko isubu, ati ijinna petele ni ibatan nipasẹ idogba parabolic ti išipopada.
2. Ìwádìí Ballistics: Ìmọ̀ nípa Àwọn Ọta àti Àwọn Ohun Ìbọn
Àwọn ìmọ̀ ìwádìí nípa ìwádìí ballistics máa ń lo fisiksi láti lóye ìwà ìbọn láti ìgbà tí wọ́n bá ti yìnbọn títí tí ó fi kọlu ibi-àfojúsùn kan. Àwọn ìpele pàtàkì mẹ́ta ló wà: àwọn ohun èlò ìbọn inú (nínú agba), àwọn ohun èlò ìbọn òde (ọ̀nà inú afẹ́fẹ́), àti àwọn ohun èlò ìbọn òde (ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ohun èlò ìbọn náà). Fisiksi ṣàlàyé bí ìfúnpá gáàsì ṣe ń ta ohun èlò náà, bí ìdènà afẹ́fẹ́ ṣe ní ipa lórí iyàrá rẹ̀, àti bí agbára àti agbára ṣe ń pinnu ìwọ̀n ìlọ́sókè.
Nínú ìwádìí ìbọn, àwọn olùwádìí sábà máa ń ṣe ìṣirò ìjìnlẹ̀ ìbọn ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ ìbọn, ìyókù ìbọn, tàbí ìrísí ọgbẹ́ ẹnu ọ̀nà. A tún máa ń lo ìṣàyẹ̀wò ọ̀nà láti mọ ipò tí ayanbon àti ẹni tí ó farapa wà. Fún àpẹẹrẹ, a lè ṣírò ìtọ́sọ́nà ìbọn láti inú ihò ìbọn nínú ògiri, dígí, tàbí ohun mìíràn, lẹ́yìn náà a lè ṣe àwòrán ipa ọ̀nà láti ṣírò ibi tí ó ti wá.
Síwájú sí i, ìṣàyẹ̀wò ìyípadà ìbọn àti àwọn ègé rẹ̀ ní í ṣe pẹ̀lú àwọn èrò agbára, ìrọ̀rùn, àti àwọn ohun èlò. Àwọn ìbọn tí ń kọlu àwọn ojú ilẹ̀ líle lè rú tàbí kí wọ́n fọ́, àwọn ànímọ́ wọ̀nyí sì ń ran lọ́wọ́ láti mọ irú ìbọn tàbí ipò ìbọn náà.
3. Àwọn ohun èlò ìwádìí: Ṣíṣàyẹ̀wò, Àwòrán, àti Ìṣàyẹ̀wò Ẹ̀rí
Optics ní àwọn ìlò tó gbòòrò nínú ìwádìí ìwádìí nítorí pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀rí ni a kò lè rí lójú. Àwọn ọ̀nà àwòrán tí a lè rí, ultraviolet (UV), àti infrared (IR) lè fi àwọn ìdọ̀tí hàn, ìkọ̀wé tí a ti parẹ́, tàbí àwọn àpẹẹrẹ tí a fi pamọ́. Fún àpẹẹrẹ, a sábà máa ń lo UV láti fi àwọn omi ara kan hàn, nígbà tí IR jẹ́ ohun tó gbéṣẹ́ fún kíkà àwọn ìwé tí a ti fi àwọn inki mìíràn bò.
A lo microscopy—tí a tún gbé ka orí ìlànà opitika—láti ṣe àyẹ̀wò okùn aṣọ, irun, dígí tí ó fọ́, àti àwọn èròjà kéékèèké mìíràn. Nípa lílo àwọn ọ̀nà ìgbóná àti ìmọ́lẹ̀ pàtó, àwọn olùwádìí lè fi àwọn àpẹẹrẹ, ìṣètò, àti ànímọ́ àwọn ohun èlò tí ó ń mú kí ìsopọ̀ láàrín àwọn tí a fura sí, àwọn tí ó farapa, àti àwọn ibi ìṣẹ̀lẹ̀ ọ̀daràn lágbára sí i.
Ẹ̀ka ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ tún ní fọ́tògrámìrì oníṣẹ́-abẹ, lílo àwọn fọ́tò tàbí fídíò láti wọn ìjìnnà àti ìwọ̀n àwọn nǹkan. Ní àkókò CCTV àti fóònù alágbéká, fọ́tògrámìrì ń ran ènìyàn lọ́wọ́ láti mọ gíga ènìyàn, iyàrá ọkọ̀, àti ipò àwọn nǹkan ní ibi tí ìwà ọ̀daràn ti ṣẹlẹ̀ nípa lílo ìwòye àti ìpele ìpele.
4. Akọsitiki: Ìṣàyẹ̀wò ohùn àti gbígbàsílẹ̀
Físíkì ìró (àkójọpọ̀ ohùn) kó ipa nínú ìwádìí àwọn ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́, fún àpẹẹrẹ, nínú ṣíṣe ìwádìí lórí àwọn ìhalẹ̀ lórí tẹlifóònù, àwọn ìjíròrò tí a gbà sílẹ̀, tàbí ẹ̀rí ohùn láti ibi ìwà ọ̀daràn. Ìṣàyẹ̀wò ìpele ìgbàkúgbà lè ran àwọn orísun ohùn lọ́wọ́ láti mọ àwọn orísun ohùn, láti fi ìyàtọ̀ sí ohùn ènìyàn àti ariwo, àti láti ṣe àyẹ̀wò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ tó ṣeé ṣe.
Ní ti ìbọn, a tún le lo ohùn ìró láti ṣe ìṣirò ìjìnnà àti ibi tí ìbọn kan wà ní ìbámu pẹ̀lú àkókò tí ìró ìbúgbàù náà dé ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ gbohùngbohùn (fún àpẹẹrẹ, nínú àwọn ètò sensọ kan). Ìlànà náà jọ ibi tí ìró náà wà: ìyàtọ̀ nínú àkókò dídé ìró náà ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ibi ni a lò láti ṣe ìṣirò ibi tí orísun náà wà.
5. Thermodynamics àti Ìgbésí Ayé Ooru: Ṣíṣe Àkíyèsí Àkókò Ikú
Ọ̀kan lára àwọn iṣẹ́ ìwádìí pàtàkì ni ṣíṣírò àkókò ikú (àárín lẹ́yìn ikú). Thermodynamics àti èrò ìgbésẹ̀ ooru ń ran lọ́wọ́ nínú àwọn ọ̀nà ìṣirò tí ó da lórí ìdínkù nínú ìgbóná ara (algor mortis). Ara ènìyàn tí kò bá mú ooru jáde mọ́ yóò máa yípadà sí ìgbóná àyíká nípasẹ̀ ìfàsẹ́yìn, ìfàsẹ́yìn, àti ìtànṣán.
Sibẹsibẹ, iṣirò yii ko rọrun nitori pe ọpọlọpọ awọn okunfa ni o ni ipa lori rẹ: iwọn otutu ayika, aṣọ, iwuwo ara, ọriniinitutu, afẹfẹ afẹfẹ, ati oju ara ti ara wa lori. Nitorinaa, awọn oluwadi maa n lo awọn awoṣe ti o papọ data ayika ati awọn wiwọn iwọn otutu ni awọn aaye ara oriṣiriṣi. Fisiksi ṣe iranlọwọ lati jẹ ki awọn awoṣe wọnyi jẹ eto diẹ sii, botilẹjẹpe wọn tun nilo lati ṣepọ pẹlu awọn awari iṣoogun miiran.
6. Àwọn Ohun Èlò àti Ìmọ̀ Ẹ̀rọ Àwọn Ohun Èlò: Gíláàsì Tí Ó Fọ́, Àwọ̀, àti Àwọn Ìtọ́kasí Ohun Èlò
Fisiksi ohun elo n ran lọwọ lati dahun awọn ibeere bii: nibo ni awọn ege gilasi ti wa? Njẹ gilasi naa n ya lati inu tabi ita? Itupalẹ fifọ gilasi nlo awọn imọran ti wahala, igara, ati awọn ilana fifọ. Fun apẹẹrẹ, awọn fifọ radial ati concentric ninu gilasi le pese awọn ami nipa itọsọna agbara ati itẹlera awọn ipa.
Nínú àwọn ibi tí wọ́n ti ń lu àti tí wọ́n ń sáré, a lè ṣàyẹ̀wò àwọn ìṣùpọ̀ àwọ̀ ọkọ̀ fún àwọn ìpele wọn, ìṣètò wọn, àti àwọn ànímọ́ wọn tó ń ṣe àfihàn. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé kẹ́mísírì ló sábà máa ń jẹ́ olórí ìṣètò náà, físíìsì ló ń kó ipa nínú ṣíṣàyẹ̀wò ìṣètò ìpele náà, àwọn ànímọ́ ojú, àti àwọn ẹ̀rọ ìyípadà ìpalára.
A tun le ṣe àyẹ̀wò àwọn àmì irinṣẹ́ nípa lílo ọ̀nà tí a fi ń lo ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́. Nígbà tí a bá lo ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ tàbí ìgbálẹ̀ láti fi ṣe àyẹ̀wò, ojú ilẹ̀ náà máa ń fi àwòrán ìfọ́ tí ó ń ṣàfihàn àwòrán irinṣẹ́ náà àti agbára tí a lò hàn. Nípa lílo microscope àti àwòrán 3D, àwọn olùwádìí máa ń fi àwọn àpẹẹrẹ wọ̀nyí wéra láti ṣe àyẹ̀wò bí wọ́n ṣe yẹ.
7. Ìmọ́-ẹ̀rọ ìtànṣán àti ìmọ̀-ẹ̀rọ atomiki: Ṣíṣàwárí àti Ìdámọ̀
Ní àwọn ọ̀ràn kan, wíwá ìtànṣán máa ń jẹ́ ohun tó ṣe pàtàkì, fún àpẹẹrẹ nínú ìfọ́mọ́ àwọn ohun èlò ìtànṣán tàbí ìwádìí nípa ìfarahàn ìtànṣán. Àwọn ìlànà fisiksi nuclear ni a lò láti wọn irú ìtànṣán (alpha, beta, gamma), agbára rẹ̀, àti orísun rẹ̀. Àwọn ohun èlò bíi Geiger-Müller detectors tàbí gamma spectrometers ń ran lọ́wọ́ láti mọ àwọn isotopes pàtó kan.
Àwọn ọ̀nà ìwádìí nípa àwòrán X-ray tún wà nínú ìwádìí nípa àwọn ohun àjèjì nínú ara, fún àpẹẹrẹ, láti wo àwọn ohun àjèjì nínú ara, láti ṣàyẹ̀wò egungun, tàbí láti ṣàyẹ̀wò àwọn àpò láìsí ṣíṣí wọn. Èyí ṣe pàtàkì fún ààbò àti láti pa ẹ̀rí mọ́.
8. Ṣíṣe Àmì Ìmúlò àti Ìṣirò: Ẹ̀rí Oní-nọ́ńbà àti Fídíò Ìwádìí
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n sábà máa ń pè é ní ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa ìṣiṣẹ́ àmì, ọ̀pọ̀ ọ̀nà ìṣiṣẹ́ àmì ló dá lórí ìmọ̀ físíìsì àti ìmọ̀ ìṣirò. Ìwádìí fídíò ìwádìí nípa ìwádìí ní í ṣe pẹ̀lú ìmúdàgbàsókè àwòrán, ìdúróṣinṣin, ìdínkù ariwo, àti ìṣirò ìṣípo. Gbogbo èyí ń ran lọ́wọ́ láti yọ àwọn ìwífún tí kò ṣe kedere tẹ́lẹ̀ kúrò, bí ojú ẹni tí ó ṣe é, nọ́mbà àwo àṣẹ, tàbí àwọn kúlẹ̀kúlẹ̀ ìṣípo.
Síwájú sí i, ṣíṣàyẹ̀wò "ìdènà tí ń yípo" lórí àwọn kámẹ́rà fóònù tàbí àwọn kámẹ́rà CCTV lè ran lọ́wọ́ láti wọn àwọn ìgbòkègbodò ìmọ́lẹ̀ pàtó kan , kódà ní àwọn ìgbà míìrán, ṣíṣàyẹ̀wò àkókò ìṣẹ̀lẹ̀ kan tí ó dá lórí ìfọ́nká ìmọ́lẹ̀ tàbí àwọn ànímọ́ nẹ́tíwọ́ọ̀kì iná mànàmáná. Èyí fi bí ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní ṣe sopọ̀ mọ́ àwọn èrò ìgbì àti fisiksi àmì hàn hàn.
Ipari
Fisiksi ninu imọ-jinlẹ iwadii-abẹ n ṣiṣẹ gẹgẹbi “oluṣewadii otitọ,” ti n ṣe iranlọwọ lati yi ẹri pada si alaye ti a ṣeto, ti a le danwo. Pẹlu awọn ẹrọ iṣe, awọn oluwadi le tun awọn ijamba ati awọn iṣipopada ṣe; pẹlu awọn ohun elo ballistik, wọn ṣe ayẹwo ipa-ọna ati awọn ipa ti ibọn; pẹlu awọn opitika ati awọn ohun afetigbọ, wọn ṣafihan ẹri ti a fi pamọ ni imọlẹ ati ohun; pẹlu awọn thermodynamics, wọn ṣe iṣiro akoko iku; pẹlu awọn ohun elo fisiksi, wọn tumọ awọn fifọ ati awọn itọpa; ati pẹlu itankalẹ ati kọnputa, wọn na awọn agbara wiwa si awọn ipele ti a ko rii.
Níkẹyìn, fisiksi kò dúró nìkan. Ó ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú ìmọ̀ nípa ẹ̀dá, kemistri, ìṣègùn nípa ìwádìí, àti òfin. Ṣùgbọ́n àwọn àfikún rẹ̀ yàtọ̀ síra: ìṣedéédé iye, àwọn àpẹẹrẹ tí a lè dán wò, àti ọ̀nà tí ó dá lórí òfin àdánidá. Nínú ayé ìmọ̀ nípa ìwádìí, tí ó ń béèrè fún ìṣedéédé àti àìṣeéṣe, fisiksi jẹ́ ìpìlẹ̀ pàtàkì fún gbígbé ìdájọ́ òdodo lárugẹ.
