Ievads galvenajos fizikas likumos

Gadu gaitā viena lieta, ko zinātnieki ir atklājuši, ir tāda, ka daba parasti ir sarežģītāka, nekā mēs tai piešķiram kredītu. Fizikas likumi tiek uzskatīti par fundamentāliem, lai gan daudzi no tiem attiecas uz idealizētām vai teorētiskām sistēmām, kuras reālajā pasaulē ir grūti atkārtot.

Tāpat kā citas zinātnes jomas, arī jaunie fizikas likumi balstās vai groza esošos likumus un teorētiskos pētījumus. Alberta Einšteina relativitātes teorija, kuru viņš izstrādāja 1900. gadu sākumā, balstās uz teorijām, kuras pirmais vairāk nekā 200 gadus iepriekš izstrādāja sers Īzaks Ņūtons.

Sera Īzaka Ņūtona revolucionārais darbs fizikā pirmo reizi tika publicēts 1687. gadā savā grāmatā "Dabas filozofijas matemātiskie principi, "pazīstams kā" Principia ". Tajā viņš izklāstīja teorijas par smagumu un kustību. Viņa fiziskā gravitācijas likums norāda, ka objekts piesaista citu objektu tieši proporcionāli to kopējai masai un ir apgriezti saistīts ar attāluma kvadrātu starp tiem.

Ņūtona trīs kustības likumi, kas atrodams arī "Principia", nosaka, kā mainās fizisko priekšmetu kustība. Tie nosaka pamata attiecības starp paātrinājums objekta un spēki rīkojoties pēc tā.

• Pirmais noteikums: Objekts paliks miera stāvoklī vai vienmērīgā kustības stāvoklī, ja vien šo stāvokli nemaina ārējs spēks.
• Otrais noteikums: Spēks ir vienāds ar impulsa (masas un ātruma) izmaiņām laika gaitā. Citiem vārdiem sakot, izmaiņu ātrums ir tieši proporcionāls pielietotā spēka daudzumam.
• Trešais noteikums: Katrai darbībai dabā ir vienāda un pretēja reakcija.

Šie trīs Ņūtona ieskicētie trīs principi kopā veido klasiskās mehānikas pamatu, kas apraksta, kā ķermeņi fiziski uzvedas ārēju spēku ietekmē.

Alberts Einšteins iepazīstināja ar savu slaveno vienādojumu E = mc² 1905. gada žurnāla iesniegumā ar nosaukumu "Par kustīgo ķermeņu elektrodinamiku". Darbā tika prezentēta viņa īpašās relativitātes teorija, kuras pamatā ir divi postulāti:

• Relativitātes princips: Fizikas likumi ir vienādi visiem inerciālajiem atsauces kadriem.
• Gaismas ātruma noturības princips: Gaisma vienmēr izplatās caur vakuumu ar noteiktu ātrumu, kas nav atkarīgs no emitējošā ķermeņa kustības stāvokļa.

Pirmais princips vienkārši saka, ka fizikas likumi ir vienādi piemērojami visiem visās situācijās. Otrais princips ir svarīgāks. Tas nosaka, ka gaismas ātrums vakuumā ir nemainīgs. Atšķirībā no visiem citiem kustības veidiem novērotājiem dažādos inerciālajos atsauces kadros tas netiek izmērīts atšķirīgi.

termodinamikas likumi faktiski ir masu enerģijas saglabāšanas likuma īpašas izpausmes, kas attiecas uz termodinamiskajiem procesiem. Lauku pirmo reizi izpētīja 1650. gados Otto fon Guericke Vācijā un Robert Boyle un Robert Hooke Lielbritānijā. Visi trīs zinātnieki izmantoja vakuuma sūkņus, kuru fon Gēricke bija aizsācis, lai izpētītu spiediena, temperatūras un tilpuma principus.

• Termodinamikas nulles likums izsaka jēdzienu temperatūra iespējams.
• Pirmais termodinamikas likums parāda attiecības starp iekšējo enerģiju, pievienoto siltumu un darbu sistēmā.
• Otrais likumstermodinamika attiecas uz dabisko siltuma plūsmu slēgtā sistēmā.
• Trešais likumstermodinamika paziņo, ka nav iespējams izveidot a termodinamiskais process tas ir pilnīgi efektīvi.

Divi fizikas likumi regulē attiecības starp elektriski lādētām daļiņām un to spēju radīt elektrostatiskais spēks un elektrostatiskos laukus.

• Kulona likums ir nosaukts par Čārlzu-Augustīnu Kulombu, franču pētnieku, kurš strādāja 1700. gados. Spēks starp diviem punktveida lādiņiem ir tieši proporcionāls katras lādiņa lielumam un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp to centriem. Ja objektiem ir vienāds lādiņš, pozitīvs vai negatīvs, tie atgrūž viens otru. Ja viņiem ir pretējas maksas, viņi piesaistīs viens otru.
• Gausa likums ir nosaukts par Karlu Frīdrihu Gausu, vācu matemātiķi, kurš strādāja 19. gadsimta sākumā. Šis likums nosaka, ka elektriskā lauka neto plūsma caur slēgtu virsmu ir proporcionāla slēgtajam elektriskajam lādiņam. Gauss ierosināja līdzīgus likumus attiecībā uz magnētismu un elektromagnētismu kopumā.

Relativitātes un kvantu mehānika, zinātnieki ir secinājuši, ka šie likumi joprojām ir spēkā, lai gan to interpretācija prasa zināmu uzlabošanu, kā rezultātā rodas tādas jomas kā kvantu elektronika un kvantu gravitācija.