Įvadas į pagrindinius fizikos dėsnius

Science Picture Co / Getty Images

Per daugelį metų mokslininkai atrado vieną dalyką, kad gamta paprastai yra sudėtingesnė, nei mes jai vertiname. Fizikos dėsniai laikomi pagrindiniais, nors daugelis jų nurodo idealizuotas arba teorines sistemas, kurias sunku atkartoti realiame pasaulyje.

Kaip ir kitose mokslo srityse, nauji fizikos dėsniai remiasi esamais dėsniais ir teoriniais tyrimais arba juos keičia. Alberto Einšteino Reliatyvumo teorija 1900-ųjų pradžioje jis sukūrė teorijas, kurias daugiau nei 200 metų anksčiau sukūrė seras Isaacas Newtonas.

Visuotinės gravitacijos dėsnis

Seras Izaokas Niutonas novatoriškas fizikos darbas pirmą kartą buvo paskelbtas 1687 m. jo knygoje ' Gamtos filosofijos matematiniai principai “, paprastai žinomas kaip „Principija“. Jame jis išdėstė gravitacijos ir judėjimo teorijas. Jo fizinis gravitacijos dėsnis teigia, kad objektas traukia kitą objektą tiesiogiai proporcingai jų bendrai masei ir atvirkščiai susijęs su atstumo tarp jų kvadratu.

Trys judėjimo dėsniai

Niutono trys judėjimo dėsniai , taip pat randama „The Principia“, reguliuoja, kaip keičiasi fizinių objektų judėjimas. Jie apibrėžia pagrindinį ryšį tarp pagreitis objekto ir pajėgos veikdamas pagal tai.

Pirmoji taisyklė: objektas liks ramybės būsenoje arba vienodai judės, nebent ši būsena būtų pakeista išorinės jėgos.Antroji taisyklė: Jėga lygi impulso pokyčiui (masės kartos greitis) laikui bėgant. Kitaip tariant, pokyčio greitis yra tiesiogiai proporcingas taikomos jėgos dydžiui.Trečioji taisyklė: Kiekvienam veiksmui gamtoje yra lygi ir priešinga reakcija.

Šie trys Niutono išdėstyti principai kartu sudaro klasikinės mechanikos, kuri apibūdina, kaip kūnai fiziškai elgiasi veikiami išorinių jėgų, pagrindą.

Masės ir energijos išsaugojimas

Albertas Einšteinas pristatė savo garsiąją lygtį E = mc^du 1905 m. žurnale, pavadintame „Apie judančių kūnų elektrodinamiką“. Straipsnyje buvo pateikta jo specialiojo reliatyvumo teorija, pagrįsta dviem postulatais:

Reliatyvumo principas: Fizikos dėsniai yra vienodi visoms inercinėms atskaitos sistemoms.Šviesos greičio pastovumo principas: Šviesa visada sklinda per vakuumą tam tikru greičiu, kuris nepriklauso nuo spinduliuojančio kūno judėjimo būsenos.

Pirmasis principas tiesiog sako, kad fizikos dėsniai galioja visiems vienodai visose situacijose. Antrasis principas yra svarbesnis. Jame nustatyta, kad šviesos greitis yra vakuume pastovus . Skirtingai nuo visų kitų judėjimo formų, jis nėra matuojamas skirtingai stebėtojams skirtingose ​​inercinėse atskaitos sistemose.

Termodinamikos dėsniai

The termodinamikos dėsniai iš tikrųjų yra specifinės masės energijos tvermės dėsnio apraiškos, susijusios su termodinaminiais procesais. Pirmą kartą šią sritį 1650-aisiais ištyrė Otto von Guericke'as Vokietijoje ir Robertas Boyle'as bei Robertas Hooke'as Britanijoje. Visi trys mokslininkai naudojo vakuuminius siurblius, kurių pradininkas von Guericke'as, norėdami ištirti slėgio, temperatūros ir tūrio principus.

Nulinis termodinamikos dėsnisdaro sąvokątemperatūrosgalima. Pirmasis termodinamikos dėsnisparodo ryšį tarp vidinės energijos, papildomos šilumos ir darbo sistemoje. Antrasis įstatymas termodinamikos yra susijęs su natūraliu šilumos srautu uždaroje sistemoje. Trečiasis įstatymas termodinamikos teigia, kad neįmanoma sukurti a termodinaminis procesas tai yra visiškai efektyvu.

Elektrostatiniai dėsniai

Du fizikos dėsniai reguliuoja ryšį tarp elektra įkrautų dalelių ir jų gebėjimo kurtielektrostatinė jėgair elektrostatiniai laukai.

Kulono dėsnisyra pavadintas Charles-Augustin Coulomb, prancūzų tyrinėtojo, dirbusio 1700 m., vardu. Jėga tarp dviejų taškinių krūvių yra tiesiogiai proporcinga kiekvieno krūvio dydžiui ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų centrų kvadratui. Jei objektai turi tą patį krūvį, teigiamą ar neigiamą, jie atstums vienas kitą. Jei jie turi priešingus krūvius, jie pritrauks vienas kitą.Gauso dėsnispavadintas Carlo Friedricho Gauso, vokiečių matematiko, dirbusio XIX amžiaus pradžioje, vardu. Šis dėsnis teigia, kad grynasis elektrinio lauko srautas per uždarą paviršių yra proporcingas uždarajam elektros krūviui. Gaussas pasiūlė panašius dėsnius, susijusius su magnetizmu ir elektromagnetizmu kaip visuma.

Be pagrindinės fizikos

Reliatyvumo sferoje ir Kvantinė mechanika , mokslininkai nustatė, kad šie dėsniai vis dar galioja, nors juos aiškinant reikia šiek tiek patobulinti, todėl atsiranda tokios sritys kaip kvantinė elektronika ir kvantinė gravitacija.