1

המכניקה הקלאסית היא אחד מענפי הפיזיקה הבסיסיים והמוקדמים ביותר, החוקר את תנועת הגופים, את הכוחות הפועלים עליהם ואת תכונותיהם הפיזיקליות, כשאלה מתקיימים במהירויות נמוכות (יחסית למהירות האור) ובסדרי גודל הגדולים, יחסית, מאלה שבהם עוסקת מכניקת הקוונטים (הדנה באובייקטים זעירים). לרוב, המונח "מכניקה" לבדו מתייחס למכניקה הקלאסית, הגם שאף תורת היחסות ומכניקת הקוונטים הן תורות מכניות העוסקות בחקר תחומים דומים, אך בסדרי גודל קיצוניים יותר ותוך שימוש בהנחות אחרות ובכלים מתמטיים מתקדמים יותר. המכניקה הקלאסית נקראת לעיתים אף "מכניקה ניוטונית" על שמו של אייזק ניוטון, אשר נחשב למנסחה הראשון בצורתה המדעית המקובלת היום.

2

תרמודינמיקה הוא ענף בפיזיקה העוסק בחקר האנרגיה, בצורותיה השונות ובדרכים בהן היא מומרת לסוגי אנרגיה אחרות ולעבודה. התרמודינמיקה מנסה להבין ולנתח את התמורות והאנרגיות ה'נסתרות' בחומר, כגון חוֹם ואנטרופיה, תמורות אשר אי אפשר להבחין בהן או למדוד אותן בעזרת התצפיות המקרוסקופיות.
התורה מציגה ארבעה חוקים הידועים כ"שלושת חוקי התרמודינמיקה" אליהם מתווסף החוק הבסיסי המכונה חוק האפס של התרמודינמיקה ומנתחת את המערכות בהן היא עוסקת בעיקר עזרת משוואות מצב, מודלים שונים וחוקי האנרגיה.
בעזרת נתונים מעטים וכלים פשוטים, מעניק ענף זה של הפיזיקה יכולת ניתוח מרשימה למערכות בהן הוא עוסק.

3

מכניקת הזורמים הנה ענף פיזיקלי מתחום מכניקת הרצף העוסק בחקר הזורמים (קרי: נוזלים וגזים, בהקשרים מסוימים אף פלזמה), תכונותיהם ובכוחות הפועלים עליהם. מכאן, ניתן להסיק מידע על תנועתם של הזורמים הנקראת "זרימה" ולהפיק יישומים חשובים רבים בתחומי הנדסת המים, הנדסת אווירונאוטיקה והנדסת המכונות בהם אנו עושים שימוש יום-יומי. לענף פיזיקלי זה ישנם תחומי משנה נוספים, כאשר העיקריים שבהם הם הידרודינמיקה החוקרת את תנועת הנוזלים, הידרוסטטיקה החוקרת את מאפייני הנוזלים הנמצאים במנוחה והאווירודינמיקה החוקרת את תנועתם של גזים.

4

אסטרופיזיקה היא ענף פיזיקלי רחב מאוד העוסק בחקר מבנה היקום, הכוכבים ותכונותיהם השונות ובאינטראקציות בין גופים שמימיים ובהכללה – בכל התופעות החורגות מן האטמוספירה של כדור הארץ. הכלים הפיזיקליים בהם נעשה שימוש בתחום זה רבים ומגוונים ומתפרשים על פני דיסציפלינות רבות, ביניהן מכניקה, אלקטרומגנטיות, יחסות, קוונטים, תרמודינמיקה ועוד. כיוון שכיום רוב המחקר האסטרונומי מתבצע בעזרת כלים פיזיקליים, נהוג להתייחס אל האסטרונומיה והאסטרופיזיקה, הלכה למעשה, כאל תחום אחד.

5

אופטיקה היא מדע העוסק בחקר האור ובתכונותיו, כגון שבירה, החזרה ונפיצה, בתופעות הקשורות בגופים אופטיים כגון מראות, מנסרות ועדשות ובעקרונות הפעולה שמאחורי מכשירים אופטיים כגון זכוכית המגדלת, המיקרוסקופ, הטלסקופ והעין. האופטיקה הגאומטרית עוסקת בהסברת תופעת בסיסיות, כמו צל, לדוגמה, מתוך ההנחה שהאור נע בקווים ישרים. האופטיקה הגלית מנתחת את התופעות הקשורות באור בעזרת כלים מתורת הגלים ואילו תחומים באופטיקה מודרנית חוקרים את תכונותיו של האור תוך הסתכלות על מבנהו החלקיקי ועל הסתמכות על מכניקת קוונטים.

6

פיזיקת המצב המוצק היא תחום פיזיקלי העוסק בחקר החומרים המוצקים, כגון מתכות וגבישים, תוך התרכזות בעיקר בחומרים גבישיים עקב היערכותם המרחבית המחזורית. ענף זה שואף ליצירת מודלים מתמטיים המשמשים ליצוג תכונות חשמליות, מגנטיות, מכניות ואופטיות של חומרים אלו ובאפשרות לנצלם לצרכים הנדסיים.

7

פיזיקת חלקיקים היא ענף בפיזיקה שחוקר את המבנים הבסיסיים של החומר והקרינה ואת התגובות ביניהם. ענף זה חוקר רכיבים מורכבים פחות מאשר האטום כגון האלקטרונים, פרוטונים ונייטרונים המרכיבים את האטוום (כאשר הפרוטון הנייטרון הנם חלקיקים מורכבים בעצמם), חלקיקים המיוצרים על ידי שיטות של הקרנה ופיזור, כמו הפוטון, הנייטרינו והמיואון, כמו גם קשת רחבה של חלקיקים אקזוטיים.

8

אקוסטיקה הנו תחום פיזיקלי העוסק בחקר הקול ובתנותודיו דרך תווכים שונים ובסוגיות הקשורות בקול כגון יצירתו, בקרה, שליחה, קבלה ואפקטים הקשורים בקול. המדען העוסק בקול, האקוסטיקאי, עוסק בנושאים החופפים במעט לאלו של מהנדס האקוסטיקה. ענף זה שימושי במיוחד לתכנונם של חללים הדורשים תכונות אקוסטיות מיוחדות (כגון אולמות קונצרטים) ולתכנון כלי נגינה.

9

פיזיקה סטטיסטית (או מכניקה סטטיסטית) היא תחום בפיזיקה, המנתח את התנהגותן של מערכות פיזיקליות בכלים מתמטיים של תורת ההסתברות. הפיזיקה הסטטיסטית, בניגוד לתחומים פיזיקליים אחרים (כמו, למשל, מכניקה קלאסית), איננה שואפת לתאר את מצבה המדויק של מערכת פיזיקלית נתונה, אלא את הערכים הממוצעים (או המסתברים ביותר) בהם היא יכולה להימצא. מניתוח ההתנהגות הממוצעת של כל חלקיקי המערכת, יכולה הפיזיקה הסטטיסטית להגדיר ולנתח מאפיינים של המערכת הגדולה, מאפיינים כגון לחץ, נפח, טמפרטורה ואנטרופיה. בכך הפיזיקה הסטטיסטית מניחה את הבסיס המיקרוסקופי לתורת התרמודינמיקה.

10

מכניקה של גוף קשיח הנה ענף פיזיקלי השייך לאסכולת מכניקת הרצף וחוקר את תכונותיהם ותנועתם של גופים קשיחים (הנקראים לעיתים "צפידים"). "גוף קשיח" הוא גוף אשר איננו משנה את צורתו במהלך התנועה או, במינוח מדויק יותר, זהו צבר חלקיקים אשר המרחק ביניהם נותר קבוע במהלך כל התנועה. זהו מודל חישובי הבא לתאר מוצקים וככזה הוא מוגבל לתיאור מצבים מסוימים, בהם ניתן אכן להניח כי הגוף לא שינה את צורתו במהלך התנועה. ענף זה של המכניקה מטפל במספר תופעות הנוגעות לגופים קשיחים ובפרט מאפשר לנתח את תנועתם הסיבובית של גופים קשיחים סביב עצמם. הכלים של מכניקת הגוף הקשיח מאפשרים את ניתוחם ותכנונם של גופים כדוגמת הסביבון, הנדנדה וגירוסקופ, כמו גם גלגלי שיניים ורכיבים מכניים נוספים.