Основни закони на физиката. Основни понятия и закони на физиката и свойства на елементарните частици на материята

Втори закон на термодинамиката

Според този закон процесът, чийто единствен резултат е преносът на енергия под формата на топлина от по-студено тяло към по-горещо, е невъзможен без промени в самата система и околната среда. Вторият закон на термодинамиката изразява склонността на система, състояща се от голям брой произволно движещи се частици, към спонтанен преход от по-малко вероятни състояния към по-вероятни състояния. Забранява създаването на вечен двигател от втори вид.

Закон на Авогардо
Еднакви обеми идеални газове при една и съща температура и налягане съдържат еднакъв брой молекули. Законът е открит през 1811 г. от италианския физик А. Авогадро (1776–1856).

Закон на Ампер
Законът за взаимодействие на два тока, протичащи в проводници, разположени на малко разстояние един от друг, гласи: успоредни проводници с токове в една посока се привличат, а с токове в противоположна посока се отблъскват. Законът е открит през 1820 г. от А. М. Ампер.

Закон на Архимед

Законът за хидро- и аеростатиката: върху тяло, потопено в течност или газ, действа подемна сила вертикално нагоре, равна на теглото на течността или газа, изместени от тялото, и приложена в центъра на тежестта на потопената част. на тялото. FA = gV, където g е плътността на течността или газа, V е обемът на потопената част от тялото. В противен случай законът може да се формулира по следния начин: тяло, потопено в течност или газ, губи от теглото си толкова, колкото тежи изместената от него течност (или газ). Тогава P = mg - FA. Законът е открит от древногръцкия учен Архимед през 212 г. пр.н.е. д. Тя е в основата на теорията за плаващите тела.

Закон за гравитацията

Законът за всемирното притегляне или законът за гравитацията на Нютон: всички тела се привличат едно към друго със сила, която е право пропорционална на произведението на масите на тези тела и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.

Законът на Бойл - Мариот

Един от законите на идеалния газ: при постоянна температура произведението от налягането на газа и неговия обем е постоянна стойност. Формула: pV = const. Описва изотермичен процес.

Закон на Хук
Съгласно този закон еластичните деформации на твърдото тяло са правопропорционални на външните въздействия, които ги предизвикват.

Законът на Далтон
Един от основните газови закони: налягането на смес от химически невзаимодействащи идеални газове е равно на сумата от парциалните налягания на тези газове. Открит през 1801 г. от Дж. Далтън.

Закон на Джаул-Ленц

Описва топлинния ефект на електрическия ток: количеството топлина, отделено в проводника, когато постоянен ток преминава през него, е право пропорционално на квадрата на силата на тока, съпротивлението на проводника и времето на преминаване. Открит независимо от Джаул и Ленц през 19 век.

Закон на Кулон

Основният закон на електростатиката, който изразява зависимостта на силата на взаимодействие на два неподвижни точкови заряда от разстоянието между тях: два неподвижни точкови заряда взаимодействат със сила, която е право пропорционална на произведението на величините на тези заряди и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях и диелектричната проницаемост на средата, в която се намират зарядите. Стойността е числено равна на силата, действаща между два фиксирани точкови заряда от 1 C всеки, разположени във вакуум на разстояние 1 m един от друг. Законът на Кулон е едно от експерименталните обосновки на електродинамиката. Отворен през 1785 г.

Законът на Ленц
Съгласно този закон индукционният ток винаги има такава посока, че собственият му магнитен поток компенсира промените във външния магнитен поток, причинил този ток. Законът на Ленц е следствие от закона за запазване на енергията. Основана през 1833 г. от Е. Х. Ленц.

Закон на Ом

Един от основните закони на електрическия ток: силата на постоянен електрически ток в даден участък от веригата е право пропорционална на напрежението в краищата на този участък и обратно пропорционална на неговото съпротивление. Важи за метални проводници и електролити, чиято температура се поддържа постоянна. В случай на пълна верига тя се формулира по следния начин: силата на постоянния електрически ток във веригата е право пропорционална на ЕДС на източника на ток и обратно пропорционална на импеданса на електрическата верига. Отворен през 1826 г. от G. S. Ohm.

Закон за отразяване на вълните

Падащият лъч, отразеният лъч и перпендикулярът, повдигнат до точката на падане на лъча, лежат в една равнина, а ъгълът на падане е равен на ъгъла на пречупване. Законът важи за огледалното отражение.

Закон на Паскал
Основният закон на хидростатиката: налягането, създадено от външни сили върху повърхността на течност или газ, се предава еднакво във всички посоки.

Закон за пречупване на светлината

Падащият лъч, пречупеният лъч и перпендикулярът, повдигнат до точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина и за тези две среди отношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е a постоянна стойност, наречена относителен показател на пречупване на втората среда спрямо първата.

Законът за праволинейното разпространение на светлината

Законът на геометричната оптика, който гласи, че светлината се разпространява по права линия в хомогенна среда. Обяснява например образуването на сянка и полусянка.

Закон за запазване на заряда
Един от основните закони на природата: алгебричната сума на електрическите заряди на всяка електрически изолирана система остава непроменена. В електрически изолирана система законът за запазване на заряда позволява появата на нови заредени частици, но общият електрически заряд на появилите се частици винаги трябва да бъде равен на нула.

Закон за запазване на импулса
Един от основните закони на механиката: импулсът на всяка затворена система за всички процеси, протичащи в системата, остава постоянен (запазен) и може да бъде преразпределен между частите на системата само в резултат на тяхното взаимодействие.

Законът на Чарлз
Един от основните закони за газа: налягането на дадена маса идеален газ при постоянен обем е право пропорционално на температурата.

Закон за електромагнитната индукция

Описва феномена на появата на електрическо поле при промяна на магнитното поле (явлението електромагнитна индукция): електродвижещата сила на индукцията е право пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток. Коефициентът на пропорционалност се определя от системата от единици, знакът се определя от правилото на Ленц. Законът е открит от М. Фарадей.

Законът за запазване и трансформация на енергията
Общият закон на природата: енергията на всяка затворена система за всички процеси, протичащи в системата, остава постоянна (запазена). Енергията може само да се преобразува от една форма в друга и да се преразпределя между части на системата. За отворена система увеличаването (намаляването) на нейната енергия е равно на намаляване (увеличаване) на енергията на взаимодействащите с нея тела и физически полета.

Законите на Нютон
Класическата механика се основава на трите закона на Нютон. Първи закон на Нютон (закон за инерцията): материална точка е в състояние на праволинейно и равномерно движение или покой, ако върху нея не действат други тела или действието на тези тела е компенсирано. Втори закон на Нютон (основен закон на динамиката): ускорението, получено от тялото, е право пропорционално на резултата от всички сили, действащи върху тялото, и обратно пропорционално на масата на тялото. Третият закон на Нютон: действията на две тела винаги са еднакви по големина и насочени в противоположни посоки.

Законите на Фарадей
Първият закон на Фарадей: масата на веществото, освободено върху електрода по време на преминаването на електрически ток, е право пропорционална на количеството електричество (заряд), преминало през електролита (m = kq = kIt). Вторият закон на Фарадей: съотношението на масите на различни вещества, подложени на химични трансформации върху електродите, когато същите електрически заряди преминават през електролита, е равно на съотношението на химичните еквиваленти. Законите са установени през 1833–1834 г. от М. Фарадей.

Първи закон на термодинамиката
Първият закон на термодинамиката е законът за запазване на енергията за термодинамична система: количеството топлина Q, предадено на системата, се изразходва за промяна на вътрешната енергия на системата U и извършване на работа A срещу външни сили от системата. Формулата Q \u003d U + A е в основата на работата на топлинните двигатели.

Постулатите на Бор

Първият постулат на Бор: атомната система е стабилна само в стационарни състояния, които съответстват на дискретна последователност от стойности на атомната енергия. Всяка промяна в тази енергия е свързана с пълен преход на атома от едно стационарно състояние в друго. Вторият постулат на Бор: поглъщането и излъчването на енергия от атом се извършва съгласно закона, според който излъчването, свързано с прехода, е монохроматично и има честота: h = Ei – Ek, където h е константата на Планк, а Ei и Ek са енергиите на атома в стационарни състояния.

правило на лявата ръка
Определя посоката на силата, която действа върху проводник с ток в магнитно поле (или движеща се заредена частица). Правилото гласи: ако лявата ръка е разположена така, че протегнатите пръсти показват посоката на тока (скоростта на частицата), а силовите линии на магнитното поле (линиите на магнитната индукция) влизат в дланта, тогава прибраната палецът ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника (положителна частица; в случай на отрицателна частица, посоката на силата е противоположна).

Правило на дясната ръка
Определя посоката на индукционния ток в проводник, движещ се в магнитно поле: ако дланта на дясната ръка е разположена така, че да включва линиите на магнитна индукция, а огънатият палец е насочен по протежение на движението на проводника, тогава четири протегнатите пръсти ще покажат посоката на индукционния ток.

Принцип на Хюйгенс
Позволява ви да определите позицията на фронта на вълната по всяко време. Според принципа на Хюйгенс всички точки, през които преминава вълновият фронт в момент t, са източници на вторични сферични вълни, а желаното положение на вълновия фронт в момент t съвпада с повърхността, която обгръща всички вторични вълни. Принципът на Хюйгенс обяснява законите на отражението и пречупването на светлината.

Принцип на Хюйгенс-Френел
Съгласно този принцип във всяка точка извън произволна затворена повърхност, обхващаща точков източник на светлина, светлинната вълна, възбудена от този източник, може да бъде представена като резултат от интерференция на вторични вълни, излъчвани от всички точки на определената затворена повърхност. Принципът позволява решаването на най-простите проблеми на дифракцията на светлината.

Принципът на относителността
Във всяка инерционна отправна система всички физически (механични, електромагнитни и т.н.) явления протичат по един и същи начин при едни и същи условия. Това е обобщение на принципа на относителността на Галилей.

Принципът на относителността на Галилей

Механичният принцип на относителността или принципът на класическата механика: във всяка инерционна отправна система всички механични явления протичат по един и същи начин при едни и същи условия.

Звук
Звукът се нарича еластични вълни, които се разпространяват в течности, газове и твърди тела и се възприемат от ухото на хората и животните. Човек има способността да чува звуци с честоти от порядъка на 16-20 kHz. Звук с честоти до 16 Hz се нарича инфразвук; с честоти 2 104-109 Hz - ултразвук, а с честоти 109-1013 Hz - хиперзвук. Науката, която изучава звуците, се нарича акустика.

Светлина
Светлината в тесния смисъл на понятието се нарича електромагнитни вълни в диапазона от честоти, възприемани от човешкото око: 7,5 '1014–4,3 '1014 Hz. Дължината на вълната варира от 760 nm (червена светлина) до 380 nm (виолетова светлина).

Статията е създадена на базата на материали от интернет, учебник по физика и собствени знания.

Никога не съм харесвал физиката, не съм знаел и се опитвах да я избягвам, доколкото е възможно. Но напоследък разбирам все повече и повече: целият ни живот се свежда до простите закони на физиката.

1) Най-простият, но най-важен от тях е Законът за запазване и преобразуване на енергията.

Звучи така: "Енергията на всяка затворена система остава постоянна за всички процеси, протичащи в системата." И ние сме точно в такава система. Тези. колкото даваме, толкова получаваме. Ако искаме да получим нещо, трябва да дадем същата сума преди това. И нищо друго! И ние, разбира се, искаме да получаваме голяма заплата, но да не ходим на работа. Понякога се създава илюзия, че „глупаците са късметлии“ и щастието се стоварва върху главите на мнозина. Прочетете всяка приказка. Героите постоянно трябва да преодоляват огромни трудности! Сега плувайте в студената вода, след това във преварената вода. Мъжете привличат вниманието на жените с ухажване. Жените от своя страна се грижат за тези мъже и децата. И така нататък. Така че, ако искате да получите нещо, първо си направете труда да дадете. Филмът "Pay It Forward" много ясно отразява този закон на физиката.

Има още един виц по темата:
Закон за запазване на енергията:
Ако сутрин идвате на работа енергични, а си тръгвате като изцеден лимон, значи
1. някой друг влезе като изцеден лимон и си тръгна енергичен
2. сте били използвани за отопление на стаята

2) Следващият закон е: "Силата на действието е равна на силата на реакцията"

Този закон на физиката по принцип отразява предишния. Ако човек извърши негативно действие - съзнателно или не - тогава той получи отговор, т.е. опозиция. Понякога причината и следствието са разпръснати във времето и може да не разберете веднага откъде духа вятърът. Най-важното е да помним, че нищо не се случва просто така. Като пример можем да цитираме родителското образование, което след това се проявява след няколко десетилетия.

3) Следващият закон е Законът на лоста. Архимед възкликнал: "Дайте ми опорна точка и аз ще обърна Земята!". Всяка тежест може да се носи, ако изберете правилния лост. Винаги трябва да разберете колко време ще е необходимо на лоста за постигане на определена цел и да направите заключение за себе си, да дадете приоритет. Разберете как да изчислите силата си, дали трябва да похарчите толкова много усилия, за да създадете правилния лост и да преместите това тегло, или е по-лесно да го оставите и да правите други дейности.

4) Така нареченото правило на gimlet, което показва посоката на магнитното поле. Това правило отговаря на вечния въпрос: кой е виновен? И изтъква, че ние самите сме си виновни за всичко, което ни се случва. Колкото и обидно да е, колкото и трудно да е, колкото и на пръв поглед несправедливо да е, винаги трябва да сме наясно, че ние самите сме били причината от самото начало.

5) Сигурно някой си спомня закона за събиране на скоростите. Звучи така: „Скоростта на тялото спрямо фиксирана отправна система е равна на векторната сума на скоростта на това тяло спрямо движеща се отправна система и скоростта на най-подвижната отправна система спрямо фиксирана рамка" Звучи трудно? Сега нека го разберем.
Принципът на добавяне на скорости не е нищо повече от аритметичната сума на членовете на скоростите, като математически понятия или определения.

Скоростта е едно от основните явления, свързани с кинетиката. Кинетиката изучава процесите на пренос на енергия, импулс, заряд и материя в различни физически системи и влиянието на външни полета върху тях. Може да е самонадеяно, но тогава от гледна точка на кинетиката могат да се разглеждат и редица социални процеси, например конфликти.

Следователно при наличието на два конфликтни обекта и техния контакт трябва да работи закон, подобен на закона за запазване на скоростите (като факт на пренос на енергия)? Това означава, че силата и агресивността на конфликта зависи от степента на конфликт между двете (три, четири) страни. Колкото по-агресивни и силни са те, толкова по-насилствен и разрушителен е конфликтът. Ако една от страните не е в конфликт, тогава няма повишаване на степента на агресивност.

Всичко е много просто. И ако не можете да погледнете вътре в себе си, за да разберете причинно-следствените връзки на вашия проблем, просто отворете учебник по физика за 8 клас.

Въведение

1. Законите на Нютон

1.1. Закон за инерцията (първи закон на Нютон)

1.2 Закон за движение

1.3. Закон за запазване на импулса (Закон за запазване на импулса)

1.4. Сили на инерцията

1.5. Закон за вискозитета

2.1. Закони на термодинамиката

Закон за гравитацията

3.2. Гравитационно взаимодействие

3.3. Небесна механика

Силни гравитационни полета

3.5. Съвременни класически теории за гравитацията

Заключение

Литература

Въведение

Основните закони на физиката описват най-важните явления в природата и Вселената. Те ни позволяват да обясним и дори да предвидим много явления. И така, разчитайки само на основните закони на класическата физика (законите на Нютон, законите на термодинамиката и др.), Човечеството успешно изследва космоса, изпраща космически кораби до други планети.

Искам да разгледам в тази работа най-важните закони на физиката и тяхната връзка. Най-важните закони на класическата механика са законите на Нютон, които са достатъчни, за да опишат явления в макрокосмоса (без да се вземат предвид високите стойности на скоростта или масата, които се изучават в GR - обща теория на относителността или SRT - специална теория на относителността.)

Законите на Нютон

Законите на механиката на Нютон -три закона, лежащи в основата на т.нар. класическа механика. Формулиран от И. Нютон (1687). Първи закон: „Всяко тяло продължава да се поддържа в своето състояние на покой или равномерно и праволинейно движение, докато и доколкото бъде принудено от приложени сили да промени това състояние.“ Вторият закон: "Промяната в импулса е пропорционална на приложената движеща сила и се случва в посоката на правата линия, по която действа тази сила." Третият закон: "Винаги има еднаква и противоположна реакция на действие, в противен случай, взаимодействията на две тела едно срещу друго са равни и насочени в противоположни посоки."

1.1. Зако ́ n ine ́ рции (Първи закон нов ́ тон) : свободно тяло, което не се влияе от сили от други тела, е в състояние на покой или равномерно праволинейно движение (концепцията за скорост тук се прилага към центъра на масата на тялото в случай на нетранслационно движение). С други думи, телата се характеризират с инерция (от латински inertia - „бездействие“, „инерция“), тоест феноменът на поддържане на скоростта, ако външните влияния върху тях се компенсират.

Отправните системи, в които се изпълнява законът на инерцията, се наричат инерционни отправни системи (ISR).

Законът за инерцията е формулиран за първи път от Галилео Галилей, който след много експерименти заключава, че не е необходима външна причина, за да може свободното тяло да се движи с постоянна скорост. Преди това беше общоприета различна гледна точка (датираща от Аристотел): свободното тяло е в покой и за да се движи с постоянна скорост, е необходимо прилагането на постоянна сила.

Впоследствие Нютон формулира закона за инерцията като първия от трите си известни закона.

Принципът на относителността на Галилей: във всички инерционни отправни системи всички физически процеси протичат по един и същи начин. В референтна система, доведена до състояние на покой или равномерно праволинейно движение спрямо инерционна референтна система (условно „в покой“), всички процеси протичат точно по същия начин, както в рамка в покой.

Трябва да се отбележи, че концепцията за инерционна отправна система е абстрактен модел (някакъв идеален обект се разглежда вместо реален обект. Абсолютно твърдо тяло или безтегловна нишка служат като примери за абстрактен модел), реалните отправни системи са винаги се свързва с някакъв обект и съответствието на реално наблюдаваното движение на тела в такива системи с резултатите от изчисленията ще бъде непълно.

1.2 Закон за движение - математическа формулировка за това как се движи едно тяло или как възниква движение от по-обща форма.

В класическата механика на материална точка законът на движение е три зависимости на три пространствени координати от времето или зависимостта на една векторна величина (радиус вектор) от времето, под формата

Законът за движение може да бъде намерен, в зависимост от задачата, или от диференциалните закони на механиката, или от интегралните.

Закон за запазване на енергията - основният закон на природата, който се състои в това, че енергията на затворена система се запазва във времето. С други думи, енергията не може да възникне от нищото и не може да изчезне в нищото, тя може само да преминава от една форма в друга.

Законът за запазване на енергията се намира в различни клонове на физиката и се проявява в запазването на различни видове енергия. Например в класическата механика законът се проявява в запазването на механичната енергия (сумата от потенциалната и кинетичната енергия). В термодинамиката законът за запазване на енергията се нарича първи закон на термодинамиката и говори за запазване на енергията заедно с топлинната енергия.

Тъй като законът за запазване на енергията не се отнася до конкретни количества и явления, а отразява общ модел, който е приложим навсякъде и винаги, по-правилно е да го наречем не закон, а принцип за запазване на енергията.

Специален случай - Законът за запазване на механичната енергия - механичната енергия на една консервативна механична система се запазва във времето. Просто казано, при липса на сили като триене (разсейващи сили), механичната енергия не възниква от нищото и не може да изчезне никъде.

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

Законът за запазване на енергията е интегрален закон. Това означава, че е съставен от действието на диференциалните закони и е свойство на тяхното комбинирано действие. Например, понякога се казва, че невъзможността за създаване на вечен двигател се дължи на закона за запазване на енергията. Но не е. Всъщност във всеки проект на вечен двигател се задейства един от диференциалните закони и именно той прави двигателя неработещ. Законът за запазване на енергията просто обобщава този факт.

Според теоремата на Ньотер законът за запазване на механичната енергия е следствие от хомогенността на времето.

1.3. Зако ́ n запишете ́ и ́ пулс (Зако ́ n запишете ́ ако ́ качество на движение) твърди, че сумата от импулсите на всички тела (или частици) на затворена система е постоянна стойност.

От законите на Нютон може да се покаже, че при движение в празно пространство импулсът се запазва във времето, а при наличие на взаимодействие скоростта на изменението му се определя от сумата на приложените сили. В класическата механика законът за запазване на импулса обикновено се извежда като следствие от законите на Нютон. Този закон за запазване обаче е верен и в случаите, когато Нютоновата механика е неприложима (релативистка физика, квантова механика).

Като всеки закон за запазване, законът за запазване на импулса описва една от основните симетрии, хомогенността на пространството

Третият закон на Нютон обяснява какво се случва с две взаимодействащи тела. Да вземем за пример затворена система, състояща се от две тела. Първото тяло може да действа върху второто с някаква сила F12, а второто - върху първото със сила F21. Как са свързани силите? Третият закон на Нютон гласи, че силата на действие е равна по големина и противоположна по посока на силата на реакция. Подчертаваме, че тези сили се прилагат към различни тела и следователно изобщо не се компенсират.

Самият закон:

Телата действат едно на друго със сили, насочени по една и съща права линия, еднакви по големина и противоположни по посока: .

1.4. Сили на инерцията

Законите на Нютон, строго погледнато, са валидни само в инерциални отправни системи. Ако честно напишем уравнението на движение на тяло в неинерциална референтна система, тогава то ще се различава на външен вид от втория закон на Нютон. Въпреки това, често, за да се опрости разглеждането, се въвежда някаква фиктивна "инерционна сила" и след това тези уравнения на движение се пренаписват във форма, много подобна на втория закон на Нютон. Математически всичко тук е правилно (правилно), но от гледна точка на физиката нова фиктивна сила не може да се разглежда като нещо реално, в резултат на някакво реално взаимодействие. Още веднъж подчертаваме: „инерционната сила“ е просто удобна параметризация на това как законите на движение се различават в инерционни и неинерциални отправни системи.

1.5. Закон за вискозитета

Законът на Нютон за вискозитета (вътрешно триене) е математически израз, свързващ напрежението на вътрешното триене τ (вискозитет) и промяната в скоростта на средата v в пространството

(скорост на деформация) за течни тела (течности и газове):

където стойността на η се нарича коефициент на вътрешно триене или динамичен коефициент на вискозитет (CGS единица - поаз). Кинематичният коефициент на вискозитет е стойността μ = η / ρ (CGS единицата е Стокс, ρ е плътността на средата).

Законът на Нютон може да бъде получен аналитично чрез методи на физическата кинетика, където вискозитетът обикновено се разглежда едновременно с топлопроводимостта и съответния закон на Фурие за топлопроводимостта. В кинетичната теория на газовете коефициентът на вътрешно триене се изчислява по формулата

където е средната скорост на топлинното движение на молекулите, λ е средният свободен път.

2.1. Закони на термодинамиката

Термодинамиката се основава на три закона, които са формулирани на базата на експериментални данни и следователно могат да се приемат като постулати.

* 1-ви закон на термодинамиката. Това е формулировка на обобщения закон за запазване на енергията за термодинамични процеси. В най-простата си форма може да се запише като δQ \u003d δA + d "U, където dU е общият диференциал на вътрешната енергия на системата, а δQ и δA са елементарното количество топлина и елементарната работа, извършена върху Трябва да се има предвид, че δA и δQ не могат да се разглеждат като диференциали в обичайния смисъл на това понятие.От гледна точка на квантовите концепции този закон може да се тълкува по следния начин: dU е промяната в енергията на дадена квантова система, δA е промяната в енергията на системата поради промяната в населеността на енергийните нива на системата, а δQ е промяната в енергията на квантовата система поради промяна в структурата на енергийни нива.

* 2-ри закон на термодинамиката: Вторият закон на термодинамиката изключва възможността за създаване на вечен двигател от втори вид. Има няколко различни, но същевременно еквивалентни формулировки на този закон. 1 - Постулат на Клаузий. Процес, при който не настъпват други промени, освен преноса на топлина от горещо тяло към студено, е необратим, т.е. топлината не може да премине от студено тяло към горещо без други промени в системата. Това явление се нарича разсейване на енергия или дисперсия. 2 - постулат на Келвин. Процесът, при който работата се превръща в топлина без никакви други промени в системата, е необратим, т.е. невъзможно е цялата топлина, взета от източник с еднаква температура, да се преобразува в работа, без да се правят други промени в системата.

* 3-ти закон на термодинамиката: Теорема на Нернст: Ентропията на всяка система при абсолютна нула температура винаги може да се приеме равна на нула

3.1. Закон за гравитацията

Гравитацията (универсална гравитация, гравитация) (от латински gravitas - „гравитация“) е фундаментално взаимодействие на дълги разстояния в природата, на което са подложени всички материални тела. Според съвременните данни това е универсално взаимодействие в смисъл, че за разлика от всички други сили дава еднакво ускорение на всички тела без изключение, независимо от тяхната маса. Основно гравитацията играе решаваща роля в космически мащаб. Терминът гравитация се използва и като наименование на клон от физиката, който изучава гравитационното взаимодействие. Най-успешната съвременна физическа теория в класическата физика, описваща гравитацията, е общата теория на относителността; квантовата теория на гравитационното взаимодействие все още не е изградена.

3.2. Гравитационно взаимодействие

Гравитационното взаимодействие е едно от четирите основни взаимодействия в нашия свят. В рамките на класическата механика гравитационното взаимодействие се описва от закона на Нютон за всеобщото привличане, който гласи, че силата на гравитационно привличане между две материални точки с маса m1 и m2, разделени на разстояние R, е

Тук G е гравитационната константа, равна на m³ / (kg s²). Знакът минус означава, че силата, действаща върху тялото, винаги е равна по посока на радиус вектора, насочен към тялото, т.е. гравитационното взаимодействие винаги води до привличане на всякакви тела.

Гравитационното поле е потенциално. Това означава, че е възможно да се въведе потенциалната енергия на гравитационното привличане на двойка тела и тази енергия няма да се промени след преместване на телата по затворен контур. Потенциалът на гравитационното поле води до закона за запазване на сумата от кинетична и потенциална енергия и когато се изучава движението на телата в гравитационно поле, това често значително опростява решението. В рамките на Нютоновата механика гравитационното взаимодействие е на големи разстояния. Това означава, че независимо как се движи едно масивно тяло, във всяка точка на пространството гравитационният потенциал зависи само от позицията на тялото в даден момент от времето.

Големите космически обекти - планети, звезди и галактики имат огромна маса и следователно създават значителни гравитационни полета. Гравитацията е най-слабата сила. Въпреки това, тъй като тя действа на всички разстояния и всички маси са положителни, тя все пак е много важна сила във Вселената. За сравнение: общият електрически заряд на тези тела е нула, тъй като веществото като цяло е електрически неутрално. Също така, гравитацията, за разлика от други взаимодействия, е универсална в ефекта си върху цялата материя и енергия. Не са открити обекти, които изобщо да нямат гравитационно взаимодействие.

Поради глобалния си характер, гравитацията е отговорна за такива мащабни ефекти като структурата на галактиките, черните дупки и разширяването на Вселената, и за елементарните астрономически явления - орбитите на планетите, и за простото привличане към земната повърхност и падащи тела.

Гравитацията е първото взаимодействие, описано от математическа теория. В древни времена Аристотел вярва, че обекти с различна маса падат с различна скорост. Едва много по-късно Галилео Галилей експериментално установи, че това не е така - ако съпротивлението на въздуха се елиминира, всички тела се ускоряват еднакво. Законът за гравитацията на Исак Нютон (1687) беше добро описание на общото поведение на гравитацията. През 1915 г. Алберт Айнщайн създава Общата теория на относителността, която по-точно описва гравитацията от гледна точка на геометрията на пространство-времето.

3.3. Небесна механика и някои нейни задачи

Частта от механиката, която изучава движението на телата в празно пространство само под въздействието на гравитацията, се нарича небесна механика.

Най-простата задача на небесната механика е гравитационното взаимодействие на две тела в празно пространство. Този проблем е решен аналитично докрай; резултатът от неговото решение често се формулира под формата на трите закона на Кеплер.

С увеличаването на броя на взаимодействащите тела проблемът става много по-сложен. И така, вече известният проблем с трите тела (т.е. движението на три тела с ненулеви маси) не може да бъде решен аналитично в общ вид. При числено решение нестабилността на решенията по отношение на началните условия се проявява доста бързо. Когато се приложи към слънчевата система, тази нестабилност прави невъзможно предсказването на движението на планетите в мащаби, надхвърлящи сто милиона години.

В някои специални случаи е възможно да се намери приблизително решение. Най-важен е случаят, когато масата на едно тяло е значително по-голяма от масата на други тела (примери: Слънчевата система и динамиката на пръстените на Сатурн). В този случай, в първото приближение, можем да приемем, че леките тела не взаимодействат помежду си и се движат по Кеплерови траектории около масивно тяло. Взаимодействията между тях могат да бъдат взети предвид в рамките на теорията на смущенията и осреднени във времето. В този случай могат да възникнат нетривиални явления, като резонанси, атрактори, случайност и др. Добър пример за такива явления е нетривиалната структура на пръстените на Сатурн.

Въпреки опитите да се опише поведението на система от голям брой привличащи се тела с приблизително еднаква маса, това не е възможно поради явлението динамичен хаос.

3.4. Силни гравитационни полета

В силни гравитационни полета, когато се движат с релативистични скорости, започват да се проявяват ефектите от общата теория на относителността:

Отклонение на закона за гравитацията от Нютонов;

Забавяне на потенциали, свързани с крайната скорост на разпространение на гравитационните смущения; появата на гравитационни вълни;

Нелинейни ефекти: гравитационните вълни са склонни да взаимодействат една с друга, така че принципът на суперпозиция на вълните в силни полета вече не е валиден;

Промяна на геометрията на пространство-времето;

Появата на черни дупки;

3.5. Съвременни класически теории за гравитацията

Поради факта, че квантовите ефекти на гравитацията са изключително малки дори при най-екстремните експериментални и наблюдателни условия, все още няма надеждни наблюдения за тях. Теоретичните оценки показват, че в по-голямата част от случаите човек може да се ограничи до класическото описание на гравитационното взаимодействие.

Съществува съвременна канонична класическа теория на гравитацията - общата теория на относителността и много хипотези, които я усъвършенстват, и теории с различна степен на развитие, които се конкурират помежду си (вижте статията Алтернативни теории на гравитацията). Всички тези теории дават много сходни прогнози в рамките на приближението, в което в момента се извършват експериментални тестове. Следват някои от основните, най-разработени или известни теории за гравитацията.

Теорията на Нютон за гравитацията се основава на концепцията за гравитацията, която е сила на далечни разстояния: тя действа мигновено на всяко разстояние. Този мигновен характер на действието е несъвместим с полевата парадигма на съвременната физика и по-специално със специалната теория на относителността, създадена през 1905 г. от Айнщайн, вдъхновена от работата на Поанкаре и Лоренц. Според теорията на Айнщайн никаква информация не може да се разпространява по-бързо от скоростта на светлината във вакуум.

Математически, гравитационната сила на Нютон се извлича от потенциалната енергия на тяло в гравитационно поле. Гравитационният потенциал, съответстващ на тази потенциална енергия, се подчинява на уравнението на Поасон, което не е инвариантно спрямо трансформациите на Лоренц. Причината за неинвариантността е, че енергията в специалната теория на относителността не е скаларна величина, а влиза във времевата компонента на 4-вектора. Векторната теория на гравитацията се оказва подобна на теорията на Максуел за електромагнитното поле и води до отрицателна енергия на гравитационните вълни, което е свързано с природата на взаимодействието: подобни заряди (маси) в гравитацията се привличат, а не отблъскват, т.к. в електромагнетизма. По този начин теорията на гравитацията на Нютон е несъвместима с основния принцип на специалната теория на относителността - инвариантността на законите на природата във всяка инерционна отправна система и директното векторно обобщение на теорията на Нютон, предложено за първи път от Поанкаре през 1905 г. в неговата работа "За динамиката на електрона", води до физически незадоволителни резултати.

Айнщайн започва да търси теория за гравитацията, която да е съвместима с принципа за инвариантността на законите на природата по отношение на всяка референтна система. Резултатът от това търсене беше общата теория на относителността, основана на принципа на идентичността на гравитационната и инертната маса.

Принципът на равенство на гравитационните и инерционните маси

В класическата Нютонова механика има две концепции за маса: първата се отнася до втория закон на Нютон, а втората към закона за всемирното привличане. Първата маса - инерционна (или инерционна) - е съотношението на негравитационната сила, действаща върху тялото, към неговото ускорение. Втората маса - гравитационна (или, както понякога се нарича, тежка) - определя силата на привличане на тялото от други тела и собствената му сила на привличане. Най-общо казано, тези две маси се измерват, както се вижда от описанието, в различни експерименти, така че изобщо не е необходимо да са пропорционални една на друга. Тяхната строга пропорционалност ни позволява да говорим за една маса на тялото както при негравитационни, така и при гравитационни взаимодействия. Чрез подходящ избор на единици тези маси могат да бъдат направени равни една на друга.

Самият принцип е представен от Исак Нютон и равенството на масите е проверено от него експериментално с относителна точност от 10−3. В края на 19 век Eötvös извършва по-фини експерименти, довеждайки точността на проверката на принципа до 10−9. През 20-ти век експерименталните техники позволиха да се потвърди равенството на масите с относителна точност от 10−12-10−13 (Брагински, Дике и др.).

Понякога принципът на равенство на гравитационните и инерционните маси се нарича слаб принцип на еквивалентност. Алберт Айнщайн го поставя в основата на общата теория на относителността.

Принципът на движение по геодезични линии

Ако гравитационната маса е точно равна на инертната маса, то в израза за ускорението на тяло, върху което действат само гравитационни сили, се намаляват и двете маси. Следователно ускорението на тялото, а оттам и неговата траектория, не зависят от масата и вътрешната структура на тялото. Ако всички тела в една и съща точка на пространството получават еднакво ускорение, тогава това ускорение може да се свърже не със свойствата на телата, а със свойствата на самото пространство в тази точка.

Така описанието на гравитационното взаимодействие между телата може да се сведе до описание на пространство-времето, в което се движат телата. Естествено е да приемем, както направи Айнщайн, че телата се движат по инерция, тоест по такъв начин, че тяхното ускорение в собствената им отправна система е нула. Тогава траекториите на телата ще бъдат геодезични линии, чиято теория е разработена от математиците още през 19 век.

Самите геодезични линии могат да бъдат намерени чрез определяне в пространство-времето на аналог на разстоянието между две събития, традиционно наричан интервал или световна функция. Интервалът в триизмерното пространство и едномерното време (с други думи, в четириизмерното пространство-време) се дава от 10 независими компонента на метричния тензор. Тези 10 числа формират пространствената метрика. Той определя "разстоянието" между две безкрайно близки точки от пространство-времето в различни посоки. Геодезическите линии, съответстващи на световните линии на физическите тела, чиято скорост е по-малка от скоростта на светлината, се оказват линиите на най-голямото собствено време, т.е. времето, измерено от часовник, здраво закрепен към тялото, следващо тази траектория.

Съвременните експерименти потвърждават движението на телата по геодезични линии със същата точност като равенството на гравитационните и инерционните маси.

Заключение

Някои интересни изводи веднага следват от законите на Нютон. И така, третият закон на Нютон казва, че без значение как телата си взаимодействат, те не могат да променят общия си импулс: възниква законът за запазване на импулса. Освен това е необходимо да се изисква потенциалът за взаимодействие на две тела да зависи само от модула на разликата в координатите на тези тела U(|r1-r2|). Тогава възниква законът за запазване на общата механична енергия на взаимодействащите тела:

Законите на Нютон са основните закони на механиката. Всички други закони на механиката могат да бъдат извлечени от тях.

В същото време законите на Нютон не са най-дълбокото ниво на формулиране на класическата механика. В рамките на лагранжевата механика има само една формула (записваща механичното действие) и един единствен постулат (телата се движат по такъв начин, че действието е минимално) и от това могат да бъдат извлечени всички закони на Нютон. Освен това в рамките на формализма на Лагранж лесно могат да се разглеждат хипотетични ситуации, в които действието има друга форма. В този случай уравненията на движението вече няма да приличат на законите на Нютон, но самата класическа механика ще продължи да бъде приложима ...

Решение на уравненията на движението

Уравнението F = ma (тоест вторият закон на Нютон) е диференциално уравнение: ускорението е втората производна на координатата по отношение на времето. Това означава, че еволюцията на една механична система във времето може да бъде недвусмислено определена, ако са посочени нейните начални координати и начални скорости. Имайте предвид, че ако уравненията, описващи нашия свят, бяха уравнения от първи ред, тогава такива явления като инерция, трептения и вълни биха изчезнали от нашия свят.

Изучаването на основните закони на физиката потвърждава, че науката се развива прогресивно: всеки етап, всеки открит закон е етап в развитието, но не дава окончателни отговори на всички въпроси.

Литература:

Голяма съветска енциклопедия (Законите на механиката на Нютон и други статии), 1977 г., „Съветска енциклопедия“
Онлайн енциклопедия www.wikipedia.com

3. Библиотека „Детлаф А.А., Яворски Б.М., Милковская Л.Б. - Курс по физика (том 1). Механика. Основи на молекулярната физика и термодинамика

Федерална агенция за образование

GOU VPO Рибинска държавна авиационна академия. П. А. Соловьова

Катедра Обща и техническа физика

ЕСЕ

По дисциплината "Концепции на съвременното естествознание"

Тема: “Основни закони на физиката”

Група ЗКС-07

Студент Балшин А.Н.

Лектор: Василюк О.В.

7: Законите на Нютон за движението

Последният пост завърши със Закона за всемирното притегляне от сър Исак Нютон, този също ще започне с Нютон, но с другите му закони - трите закона за равномерно ускорено движение (по-често просто "трите закона на Нютон") са съществен компонент на съвременната физика. И като повечето физични закони, те са елегантни в своята простота.

Първият закон на Нютон гласи, че обект, който е в състояние на равномерно движение (или в покой), ще бъде в състояние на такова движение (или покой), докато върху него не бъде приложено външно въздействие (сила). И така, топка, която се търкаля по пода, в крайна сметка спира движението си поради факта, че е засегната от триене или променя посоката на движение в резултат на успешен удар или просто удар в стена.

Вторият закон на Нютон установява връзката между масата на обект (m) и неговото ускорение (a). Този закон се изразява с математическата формула F = m × a, в която F е силата, изразена в нютони. Силата и ускорението са векторни величини, тоест величини, които освен стойността се характеризират и с посока. Стойността на ускорението може да се използва за определяне на силата и обратно.

Третият закон на Нютон е може би най-известният от всичките му три закона за движение. Най-често се помни под формата „Силата на действие е равна на силата на реакцията“, въпреки че би било по-правилно: „Материалните точки взаимодействат помежду си чрез сили от едно и също естество, насочени по правата линия, свързваща тези точки, равни по абсолютна стойност и противоположни по посока.” Въз основа на третия закон можем да заключим, че в гравитационна система от две тела има не само гравитационното влияние на по-тежкото тяло върху по-лекото, но и по-лекото тяло привлича по-тежкото. И така, в системата Земя / Луна влиянието на Луната върху Земята се проявява в приливите и отливите.

6: Законите на термодинамиката

Британският физик и писател Сноу веднъж каза, че човек, който не се занимава с наука, който не знае втория закон на термодинамиката, е същият полуобразован човек като учен, който никога не е чел Шекспир. Тази максима подчертава не само значението на термодинамиката в системата на науките, но и факта, че всеки, който не иска да се смята за отпаднал, трябва да знае нейните основи.

Като цяло, термодинамиката е изследване на това как енергията произвежда работа във всяка система, независимо дали е двигател или ядрото на планета. Термодинамиката се основава на три принципа, които във формулировката на онзи сняг звучат така:

Не можете да спечелите.
Не можете да си починете от играта.
Не можете да напуснете играта.

Как да го разбираме? Говорейки за факта, че е невъзможно да спечелите, Сноу отбелязва, че не можем да получим едното, без да се откажем от другото - за да работи системата, е необходимо захранване с енергия (отопление), в противен случай такава система няма да работи, дори за напълно изолиран случай. Освен това в реалния свят няма идеално изолирани системи и в реалния случай част от енергията, която предаваме на системата, за да върши работа, се прехвърля в околната среда и вторият закон на термодинамиката влиза в действие.

Второто твърдение на Сноу за невъзможността за почивка от играта означава, че поради увеличаването на ентропията в затворена система, лишена от външни влияния, не можем просто да се върнем към предишното енергийно състояние. Можем да кажем, че енергията, концентрирана в един обем, ще бъде преразпределена към области с по-ниска концентрация на енергия.

И накрая, третият закон на термодинамиката, по отношение на невъзможността да се излезе от играта, се отнася до абсолютната нула, състоянието на материята при нула Келвин или минус 273,15°C. Когато системата достигне абсолютната нула, всяко движение на молекулите трябва да спре, което означава липса на кинетична енергия, постигане на нулева ентропия и образуване на идеално подредена система. Въпреки това, абсолютната нула е физически идеално състояние, в реалния свят, дори в най-студените райони на космоса, достигането на абсолютната нула е невъзможно - можете да се доближите само до това състояние / стойност на температурата.

5: Законът за постоянството на състава и свойствата на химикалите.

Френският химик Жозеф Луи Пруст пише през 1808 г.: „От единия до другия полюс на Земята съединенията имат еднакъв състав и едни и същи свойства. Няма разлика между железен оксид от южното и северното полукълбо. Малахитът от Сибир има същия състав като малахита от Испания. В целия свят има само един цинобар.”Това беше първата формулировка на закона за състава и свойствата на химикалите.

Атомно-молекулярната теория позволява да се обясни законът за постоянството на състава. Тъй като атомите имат постоянна маса, масовият състав на материята като цяло е постоянен. Развитието на химията показа, че наред със съединенията с постоянен състав има съединения с променлив състав. По предложение на Н.С. Курнаков, първите се наричат далтониди (в памет на английския химик и физик Далтон всички вещества с молекулярна структура принадлежат към далтониди), вторите - бертолиди (в памет на френския химик Бертоле, който предвиди такива съединения; това са вещества с атомни, йонни и метални решетки). Сега формулираме този закон, както следва: "Всяко чисто вещество с молекулярна структура, независимо от метода на получаването му, винаги има постоянен качествен и количествен състав."

Тъй като повечето от веществата, които по един или друг начин влизат в тялото ни (с храна, козметика, лекарства), имат молекулярна структура, значението на закона за постоянство на състава и свойствата на химикалите се състои в това, че напр. , „натуралните“ аромати и ароматизантите „идентични на натуралните“ са едни и същи вещества - компонентът на плодовите есенции етилацетат, регистриран като хранителна добавка E1504, е един и същ, ако е получен в колба в резултат на реакция на естерификация и изолиран от ябълка; карбамидът (урея), който се използва в пастите за зъби или дъвките, има същата структура и свойства, независимо дали това вещество е изолирано от урината или синтезирано химически.

4: Закон на Архимед за плаваемостта

Според легендата древногръцкият мислител, математик и инженер Архимед открил закона, като се потопил във ваната и видял, че част от водата изплиска, след което с вик "Еврика!" тичаше по улиците на Сиракуза в това, което носеше по време на баня (тоест нищо).

В съответствие със закона на Архимед, тяло, потопено в течност (или газ), се влияе от плаваща сила, равна на теглото на течността (или газа), изместена от това тяло. Този закон се използва за определяне на плътността на неизвестни вещества (тъй като плътността на разтворите се определя от концентрацията на компонентите, битовите спиртомери, които се продават в магазините за домакински стоки, също работят на принципа на закона на Архимед).

Принципът на Архимед е незаменим за разработването на подводници и летателни апарати, по-леки от въздуха (балони, аеростати, дирижабли и цепелини). И, разбира се, законът на Архимед ни предупреждава да не се качваме във вана, пълна догоре, освен ако, разбира се, не искаме след това да избършем пода в банята и да изчакаме посещението на агресивни съседи отдолу.

Естествено и правилно е да се интересуваме от заобикалящия свят и законите на неговото функциониране и развитие. Ето защо е разумно да се обърне внимание на природните науки, например физиката, която обяснява самата същност на формирането и развитието на Вселената. Основните физични закони са лесни за разбиране. В много ранна възраст училището запознава децата с тези принципи.

За мнозина тази наука започва с учебника "Физика (7 клас)". На учениците се разкриват основните понятия на и и термодинамиката, те се запознават със същността на основните физични закони. Но трябва ли знанията да се ограничават до училищната скамейка? Какви физични закони трябва да знае всеки човек? Това ще бъде обсъдено по-късно в статията.

научна физика

Много от нюансите на описаната наука са познати на всички от ранна детска възраст. И това се дължи на факта, че по същество физиката е една от областите на естествените науки. Разказва за законите на природата, чието действие засяга живота на всеки и в много отношения дори го осигурява, за характеристиките на материята, нейната структура и модели на движение.

Терминът "физика" е записан за първи път от Аристотел през четвърти век пр.н.е. Първоначално е синоним на понятието "философия". В крайна сметка и двете науки имаха обща цел - да обяснят правилно всички механизми на функциониране на Вселената. Но още през шестнадесети век, в резултат на научната революция, физиката става независима.

общ закон

Някои основни закони на физиката се прилагат в различни клонове на науката. В допълнение към тях има и такива, които се считат за общи за цялата природа. Става въпрос за

Това означава, че енергията на всяка затворена система, когато в нея се случват някакви явления, задължително се запазва. Въпреки това, той е в състояние да се трансформира в друга форма и ефективно да промени количественото си съдържание в различни части на посочената система. В същото време в отворена система енергията намалява, при условие че енергията на всички тела и полета, които взаимодействат с нея, се увеличава.

В допълнение към горния общ принцип, физиката съдържа основните понятия, формули, закони, които са необходими за тълкуване на процесите, протичащи в околния свят. Изследването им може да бъде невероятно вълнуващо. Ето защо в тази статия основните закони на физиката ще бъдат разгледани накратко и за да ги разберете по-дълбоко, е важно да им обърнете пълно внимание.

Механика

Много основни закони на физиката се разкриват на младите учени в 7-9 клас на училището, където такъв клон на науката като механиката се изучава по-пълно. Неговите основни принципи са описани по-долу.

Законът за относителността на Галилей (наричан още механичен закон за относителността или основа на класическата механика). Същността на принципа се състои в това, че при подобни условия механичните процеси във всякакви инерционни референтни системи са напълно идентични.
Закон на Хук. Същността му е, че колкото по-голямо е въздействието върху еластично тяло (пружина, прът, конзола, греда) отстрани, толкова по-голяма е неговата деформация.

Законите на Нютон (представляват основата на класическата механика):

Принципът на инерцията гласи, че всяко тяло е в състояние да бъде в покой или да се движи равномерно и праволинейно само ако други тела не му влияят по никакъв начин или ако по някакъв начин компенсират действието едно на друго. За да промените скоростта на движение, е необходимо да действате върху тялото с известна сила и, разбира се, резултатът от действието на една и съща сила върху тела с различни размери също ще се различава.
Основният модел на динамиката гласи, че колкото по-голяма е резултатната от силите, които в момента действат върху дадено тяло, толкова по-голямо е ускорението, получено от него. И съответно колкото по-голямо е телесното тегло, толкова по-нисък е този показател.
Третият закон на Нютон гласи, че всеки две тела винаги взаимодействат едно с друго по идентичен модел: техните сили са от едно и също естество, еквивалентни по големина и непременно имат противоположна посока по правата линия, която свързва тези тела.
Принципът на относителността гласи, че всички явления, протичащи при еднакви условия в инерционни отправни системи, протичат по абсолютно идентичен начин.

Термодинамика

Училищният учебник, който разкрива на учениците основните закони ("Физика. 7 клас"), ги запознава с основите на термодинамиката. По-долу ще разгледаме накратко неговите принципи.

Законите на термодинамиката, които са основни в този клон на науката, са от общ характер и не са свързани с детайлите на структурата на дадено вещество на атомно ниво. Между другото, тези принципи са важни не само за физиката, но и за химията, биологията, космическото инженерство и т.н.

Например в посочената индустрия съществува правило, което не може да бъде логически определено, че в затворена система, външните условия за която са непроменени, се установява равновесно състояние с течение на времето. А процесите, които продължават в него, неизменно се компенсират взаимно.

Друго правило на термодинамиката потвърждава желанието на система, която се състои от колосален брой частици, характеризиращи се с хаотично движение, към независим преход от по-малко вероятни състояния за системата към по-вероятни.

А законът на Гей-Лусак (наричан още закон за газа) гласи, че за газ с определена маса при условия на стабилно налягане, резултатът от разделянето на неговия обем на абсолютната температура задължително става постоянна стойност.

Друго важно правило на тази индустрия е първият закон на термодинамиката, който също се нарича принцип на запазване и трансформация на енергия за термодинамична система. Според него всяко количество топлина, което е било съобщено на системата, ще бъде изразходвано изключително за метаморфозата на нейната вътрешна енергия и извършването на работа от нея по отношение на всякакви действащи външни сили. Именно тази закономерност стана основа за формирането на схема за работа на топлинни двигатели.

Друга газова закономерност е законът на Чарлз. Той гласи, че колкото по-голямо е налягането на определена маса от идеален газ, като същевременно се поддържа постоянен обем, толкова по-висока е неговата температура.

Електричество

Отваря за младите учени интересни основни закони на физиката 10 клас училище. По това време се изучават основните принципи на природата и законите на действие на електрическия ток, както и други нюанси.

Законът на Ампер например гласи, че паралелно свързаните проводници, през които тече ток в една и съща посока, неизбежно се привличат, а при противоположната посока на тока съответно се отблъскват. Понякога същото име се използва за физичен закон, който определя силата, действаща в съществуващо магнитно поле върху малък участък от проводник, който в момента провежда ток. Нарича се така - силата на Ампер. Това откритие е направено от учен през първата половина на деветнадесети век (а именно през 1820 г.).

Законът за запазване на заряда е един от основните принципи на природата. Той гласи, че алгебричната сума на всички електрически заряди, възникващи във всяка електрически изолирана система, винаги се запазва (става постоянна). Въпреки това, посоченият принцип не изключва появата на нови заредени частици в такива системи в резултат на определени процеси. Независимо от това, общият електрически заряд на всички новообразувани частици трябва задължително да бъде равен на нула.

Законът на Кулон е един от основните в електростатиката. Той изразява принципа на силата на взаимодействие между неподвижните точкови заряди и обяснява количественото изчисляване на разстоянието между тях. Законът на Кулон дава възможност да се обосноват основните принципи на електродинамиката по експериментален начин. Той казва, че фиксираните точкови заряди със сигурност ще взаимодействат помежду си със сила, която е толкова по-висока, колкото по-голям е продуктът на техните величини и, съответно, колкото по-малък е, толкова по-малък е квадратът на разстоянието между разглежданите заряди и средата в което се случва описаното взаимодействие.

Законът на Ом е един от основните принципи на електричеството. Там се казва, че колкото по-голяма е силата на постоянния електрически ток, действащ върху определен участък от веригата, толкова по-голямо е напрежението в нейните краища.

Те наричат принципа, който ви позволява да определите посоката в проводника на ток, движещ се под въздействието на магнитно поле по определен начин. За да направите това, е необходимо да поставите дясната ръка така, че линиите на магнитната индукция образно да докосват отворената длан и да протегнете палеца по посока на проводника. В този случай останалите четири изправени пръста ще определят посоката на движение на индукционния ток.

Също така, този принцип помага да се установи точното местоположение на линиите на магнитна индукция на прав проводник, който провежда ток в момента. Работи по следния начин: поставете палеца на дясната ръка така, че да сочи, и образно хванете проводника с останалите четири пръста. Местоположението на тези пръсти ще покаже точната посока на линиите на магнитна индукция.

Принципът на електромагнитната индукция е модел, който обяснява процеса на работа на трансформатори, генератори, електродвигатели. Този закон е следният: в затворена верига генерираната индукция е толкова по-голяма, колкото по-голяма е скоростта на промяна на магнитния поток.

Оптика

Филиалът "Оптика" отразява и част от училищната програма (основни закони на физиката: 7-9 клас). Следователно тези принципи не са толкова трудни за разбиране, колкото може да изглежда на пръв поглед. Тяхното изучаване носи със себе си не само допълнителни знания, но и по-добро разбиране на заобикалящата ги действителност. Основните закони на физиката, които могат да бъдат приписани на областта на изследване на оптиката, са следните:

Принцип на Хюйн. Това е метод, който ви позволява ефективно да определите за всяка дадена част от секундата точната позиция на фронта на вълната. Същността му е следната: всички точки, които се намират на пътя на вълновия фронт за определена част от секундата, всъщност се превръщат в източници на сферични вълни (вторични) сами по себе си, докато поставянето на вълновия фронт в същата фракция от секунда е идентична с повърхността, която обикаля всички сферични вълни (вторични). Този принцип се използва за обяснение на съществуващите закони, свързани с пречупването на светлината и нейното отразяване.
Принципът на Хюйгенс-Френел отразява ефективен метод за разрешаване на проблеми, свързани с разпространението на вълните. Помага да се обяснят елементарните проблеми, свързани с дифракцията на светлината.
вълни. Еднакво се използва за отразяване в огледалото. Същността му се състои в това, че както падащият лъч, така и този, който е бил отразен, както и перпендикулярът, изграден от точката на падане на лъча, са разположени в една равнина. Също така е важно да запомните, че в този случай ъгълът, под който пада лъчът, винаги е абсолютно равен на ъгъла на пречупване.
Принципът на пречупване на светлината. Това е промяна в траекторията на електромагнитна вълна (светлина) в момента на движение от една хомогенна среда в друга, която се различава значително от първата по редица показатели на пречупване. Скоростта на разпространение на светлината в тях е различна.
Законът за праволинейното разпространение на светлината. В основата си това е закон, свързан с областта на геометричната оптика, и е следният: във всяка хомогенна среда (независимо от нейната природа) светлината се разпространява строго праволинейно, по най-късото разстояние. Този закон просто и ясно обяснява образуването на сянка.

Атомна и ядрена физика

Основните закони на квантовата физика, както и основите на атомната и ядрената физика се изучават в гимназиите и висшите учебни заведения.

По този начин постулатите на Бор са поредица от основни хипотези, които са станали основата на теорията. Същността му е, че всяка атомна система може да остане стабилна само в стационарни състояния. Всяко излъчване или поглъщане на енергия от атом непременно се извършва с помощта на принципа, чиято същност е следната: радиацията, свързана с транспорта, става монохромна.

Тези постулати се отнасят до стандартната училищна програма, която изучава основните закони на физиката (11 клас). Познаването им е задължително за дипломанта.

Основни закони на физиката, които човек трябва да знае

Някои физически принципи, въпреки че принадлежат към един от клоновете на тази наука, все пак са от общ характер и трябва да бъдат известни на всички. Ние изброяваме основните закони на физиката, които човек трябва да знае:

Закон на Архимед (отнася се както за областите на хидро-, така и на аеростатиката). Това означава, че всяко тяло, което е било потопено в газообразно вещество или в течност, е подложено на вид подемна сила, която е задължително насочена вертикално нагоре. Тази сила винаги е числено равна на теглото на течността или газа, изместени от тялото.
Друга формулировка на този закон е следната: тяло, потопено в газ или течност, със сигурност ще загуби толкова тегло, колкото е масата на течността или газа, в които е било потопено. Този закон стана основен постулат на теорията за плаващите тела.
Законът за всемирното притегляне (открит от Нютон). Същността му се състои в това, че абсолютно всички тела неизбежно се привличат едно към друго със сила, която е толкова по-голяма, колкото по-голям е продуктът на масите на тези тела и съответно колкото по-малък е, толкова по-малък е квадратът на разстоянието между тях .

Това са 3-те основни закона на физиката, които трябва да знае всеки, който иска да разбере механизма на функциониране на околния свят и особеностите на протичащите в него процеси. Доста лесно е да разберете как работят.

Стойността на такова знание

Основните закони на физиката трябва да бъдат в багажа на знанията на човек, независимо от неговата възраст и вид дейност. Те отразяват механизма на съществуване на цялата днешна реалност и по същество са единствената константа в един непрекъснато променящ се свят.

Основните закони, понятия на физиката отварят нови възможности за изучаване на света около нас. Техните знания помагат да се разбере механизмът на съществуването на Вселената и движението на всички космически тела. То ни превръща не просто в наблюдатели на ежедневните събития и процеси, а ни позволява да сме наясно с тях. Когато човек ясно разбира основните закони на физиката, тоест всички процеси, протичащи около него, той получава възможност да ги контролира по най-ефективния начин, като прави открития и по този начин прави живота си по-удобен.

Резултати

Някои са принудени да изучават задълбочено основните закони на физиката за изпита, други – по професия, а трети – от научно любопитство. Независимо от целите на изучаването на тази наука, ползите от получените знания трудно могат да бъдат надценени. Няма нищо по-удовлетворяващо от разбирането на основните механизми и закони на съществуването на околния свят.

Не бъдете безразлични – развивайте се!