Wprowadzenie do najważniejszych praw fizyki

Z biegiem lat naukowcy odkryli, że przyroda jest na ogół bardziej złożona, niż nam się wydaje. Prawa fizyki są uważane za fundamentalne, chociaż wiele z nich odnosi się do wyidealizowanych lub teoretycznych układów, które są trudne do odtworzenia w prawdziwym świecie.

Podobnie jak inne dziedziny nauki, nowe prawa fizyki opierają się lub modyfikują istniejące prawa i badania teoretyczne. Albert Einstein's teoria względności, który opracował na początku XX wieku, opiera się na teoriach opracowanych ponad 200 lat wcześniej przez Sir Isaaca Newtona.

Sir Isaaca Newtona przełomowe prace w dziedzinie fizyki opublikowano po raz pierwszy w 1687 r. w jego książce „Matematyczne zasady filozofii naturalnej, „powszechnie znany jako„ Principia ”. Przedstawił w nim teorie o grawitacji i ruchu. Jego fizyczny prawo grawitacji stwierdza, że ​​obiekt przyciąga inny obiekt wprost proporcjonalnie do ich łącznej masy i odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości między nimi.

Newtona trzy prawa ruchu, także znalezione w „Principia”, regulują zmiany ruchu obiektów fizycznych. Określają podstawowy związek między przyśpieszenie obiektu i siły działając na to.

• Pierwsza reguła: Obiekt pozostanie w spoczynku lub w jednolitym ruchu, chyba że stan ten zostanie zmieniony przez siłę zewnętrzną.
• Druga reguła: Siła jest równa zmianie pędu (masa razy prędkość) w czasie. Innymi słowy, szybkość zmian jest wprost proporcjonalna do wielkości przyłożonej siły.
• Trzecia reguła: Dla każdego działania w przyrodzie występuje równa i przeciwna reakcja.

Razem te trzy zasady, które nakreślił Newton, stanowią podstawę mechaniki klasycznej, która opisuje, jak ciała zachowują się fizycznie pod wpływem sił zewnętrznych.

Albert Einstein przedstawił swoje słynne równanie E = mc² w piśmie z 1905 r. zatytułowanym „O elektrodynamice ruchomych ciał”. W pracy przedstawiono jego teorię szczególnej teorii względności, opartą na dwóch postulatach:

• Zasada względności: Prawa fizyki są takie same dla wszystkich bezwładnościowych ram odniesienia.
• Zasada stałości prędkości światła: Światło zawsze rozchodzi się przez próżnię z określoną prędkością, która jest niezależna od stanu ruchu ciała emitującego.

Pierwsza zasada mówi po prostu, że prawa fizyki obowiązują jednakowo każdego w każdej sytuacji. Druga zasada jest ważniejsza. Stanowi, że prędkość światła w próżni jest stały. W przeciwieństwie do wszystkich innych form ruchu, nie jest mierzony inaczej dla obserwatorów w różnych bezwładnościowych układach odniesienia.

The prawa termodynamiki są faktycznie specyficznymi przejawami prawa zachowania masy i energii w odniesieniu do procesów termodynamicznych. Pole to po raz pierwszy zbadali w 1650 roku Otto von Guericke w Niemczech i Robert Boyle i Robert Hooke w Wielkiej Brytanii. Wszyscy trzej naukowcy wykorzystali pompy próżniowe, które pionier von Guericke, badali zasady ciśnienia, temperatury i objętości.

• Zeroetowska zasada termodynamiki robi pojęcie temperatura możliwy.
• Pierwsza zasada termodynamiki pokazuje związek między energią wewnętrzną, dodatkowym ciepłem i pracą w systemie.
• Drugie prawotermodynamiki odnosi się do naturalnego przepływu ciepła w układzie zamkniętym.
• Trzecie prawotermodynamiki stwierdza, że ​​niemożliwe jest utworzenie pliku proces termodynamiczny to jest całkowicie wydajne.

Dwa prawa fizyki rządzą związkiem między naładowanymi elektrycznie cząsteczkami a ich zdolnością do tworzenia siła elektrostatyczna i pola elektrostatyczne.

• Prawo Coulomba nosi imię Charles-Augustin Coulomb, francuski badacz pracujący w 1700 roku. Siła między dwoma ładunkami punktowymi jest wprost proporcjonalna do wielkości każdego ładunku i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jeśli obiekty mają taki sam ładunek, dodatni lub ujemny, będą się odpychać. Jeśli mają przeciwne ładunki, będą się przyciągać.
• Prawo Gaussa nosi imię Carl Friedrich Gauss, niemiecki matematyk, który pracował na początku 19 wieku. Prawo to stwierdza, że ​​przepływ netto pola elektrycznego przez zamkniętą powierzchnię jest proporcjonalny do zamkniętego ładunku elektrycznego. Gauss zaproponował podobne prawa dotyczące magnetyzmu i elektromagnetyzmu jako całości.

W dziedzinie względności i mechanika kwantowanaukowcy odkryli, że prawa te nadal obowiązują, chociaż ich interpretacja wymaga pewnego dopracowania, co skutkuje takimi dziedzinami, jak elektronika kwantowa i grawitacja kwantowa.