Fysikkens grunnleggende lover. Grunnleggende begreper og lover i fysikk og egenskaper til elementære partikler av materie

Termodynamikkens andre lov

I følge denne loven er prosessen, hvis eneste resultat er overføring av energi i form av varme fra en kaldere kropp til en varmere, umulig uten endringer i selve systemet og miljøet. Termodynamikkens andre lov uttrykker tendensen til et system bestående av et stort antall tilfeldig bevegelige partikler til spontan overgang fra mindre sannsynlige tilstander til mer sannsynlige tilstander. Forbyr opprettelsen av en evighetsmaskin av den andre typen.

Avogardos lov
Like volum av ideelle gasser ved samme temperatur og trykk inneholder samme antall molekyler. Loven ble oppdaget i 1811 av den italienske fysikeren A. Avogadro (1776–1856).

Ampères lov
Loven om samspill mellom to strømmer som strømmer i ledere som ligger i liten avstand fra hverandre sier: parallelle ledere med strømmer i én retning tiltrekker seg, og med strømmer i motsatt retning frastøter de. Loven ble oppdaget i 1820 av A. M. Ampère.

Arkimedes lov

Loven om hydro- og aerostatikk: på et legeme nedsenket i en væske eller gass, virker en flytekraft vertikalt oppover, lik vekten av væsken eller gassen som fortrenges av kroppen, og påføres ved tyngdepunktet til den nedsenkede delen av kroppen. FA = gV, hvor g er tettheten til væsken eller gassen, V er volumet til den nedsenkede delen av kroppen. Ellers kan loven formuleres som følger: et legeme nedsenket i en væske eller gass mister like mye i vekt som væsken (eller gassen) som fortrenges av den veier. Da er P = mg - FA. Loven ble oppdaget av den antikke greske vitenskapsmannen Archimedes i 212 f.Kr. e. Det er grunnlaget for teorien om flytende kropper.

Tyngdeloven

Loven om universell gravitasjon, eller Newtons tyngdelov: alle legemer tiltrekkes av hverandre med en kraft som er direkte proporsjonal med produktet av massene til disse legene og omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom dem.

Boyles lov - Mariotte

En av lovene til en ideell gass: ved konstant temperatur er produktet av gasstrykket og volumet en konstant verdi. Formel: pV = konst. Beskriver en isoterm prosess.

Hookes lov
I henhold til denne loven er de elastiske deformasjonene til et solid legeme direkte proporsjonale med de ytre påvirkningene som forårsaker dem.

Daltons lov
En av hovedgasslovene: trykket til en blanding av kjemisk ikke-samvirkende ideelle gasser er lik summen av partialtrykket til disse gassene. Åpnet i 1801 av J. Dalton.

Joule – Lenz lov

Beskriver den termiske effekten av elektrisk strøm: mengden varme som frigjøres i lederen når en likestrøm passerer gjennom den er direkte proporsjonal med kvadratet på strømstyrken, lederens motstand og passasjetiden. Oppdaget av Joule og Lenz uavhengig på 1800-tallet.

Coulombs lov

Den grunnleggende loven om elektrostatikk, som uttrykker avhengigheten av interaksjonskraften til to fastpunktladninger på avstanden mellom dem: to fastpunktladninger samhandler med en kraft som er direkte proporsjonal med produktet av størrelsen på disse ladningene og omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom dem og permittiviteten til mediet som ladningene befinner seg i. Verdien er numerisk lik kraften som virker mellom to fastpunktladninger på 1 C hver plassert i vakuum i en avstand på 1 m fra hverandre. Coulombs lov er en av de eksperimentelle underbyggelsen av elektrodynamikk. Åpnet i 1785.

Lenz sin lov
I følge denne loven har induksjonsstrømmen alltid en slik retning at dens egen magnetiske fluks kompenserer for endringer i den eksterne magnetiske fluksen som forårsaket denne strømmen. Lenzs lov er en konsekvens av loven om energibevaring. Etablert i 1833 av E.H. Lenz.

Ohms lov

En av de grunnleggende lovene for elektrisk strøm: styrken til en likestrøm i en kretsseksjon er direkte proporsjonal med spenningen i endene av denne seksjonen og omvendt proporsjonal med motstanden. Gyldig for metalliske ledere og elektrolytter, hvis temperatur holdes konstant. Når det gjelder en komplett krets, er den formulert som følger: styrken til den elektriske likestrømmen i kretsen er direkte proporsjonal med emf til strømkilden og omvendt proporsjonal med impedansen til den elektriske kretsen. Åpnet i 1826 av G.S. Ohm.

Lov om bølgerefleksjon

Innfallsstrålen, den reflekterte strålen og perpendikulæren hevet til strålens innfallspunkt ligger i samme plan, og innfallsvinkelen er lik brytningsvinkelen. Loven gjelder for speilrefleksjon.

Pascals lov
Den grunnleggende loven for hydrostatikk: trykket produsert av ytre krefter på overflaten av en væske eller gass overføres likt i alle retninger.

Loven om lysbrytning

Den innfallende strålen, den refrakterte strålen og perpendikulæren hevet til strålens innfallspunkt ligger i samme plan, og for disse to media er forholdet mellom sinusen til innfallsvinkelen og sinusen til brytningsvinkelen en konstant verdi, kalt den relative brytningsindeksen til det andre mediet i forhold til det første.

Loven om rettlinjet forplantning av lys

Loven om geometrisk optikk, som sier at lys beveger seg i en rett linje i et homogent medium. Forklarer for eksempel dannelsen av skygge og penumbra.

Loven om bevaring av ladning
En av de grunnleggende naturlovene: den algebraiske summen av elektriske ladninger til ethvert elektrisk isolert system forblir uendret. I et elektrisk isolert system tillater loven om bevaring av ladning oppkomsten av nye ladede partikler, men den totale elektriske ladningen til partiklene som har dukket opp må alltid være lik null.

Lov om bevaring av momentum
En av mekanikkens grunnleggende lover: momentumet til ethvert lukket system for alle prosesser som skjer i systemet forblir konstant (bevart) og kan bare omfordeles mellom deler av systemet som et resultat av deres interaksjon.

Charles' lov
En av de grunnleggende gasslovene: trykket til en gitt masse ideell gass ved konstant volum er direkte proporsjonal med temperaturen.

Loven om elektromagnetisk induksjon

Beskriver fenomenet med utseendet til et elektrisk felt når et magnetisk felt endres (fenomenet elektromagnetisk induksjon): den elektromotoriske induksjonskraften er direkte proporsjonal med endringshastigheten til den magnetiske fluksen. Proporsjonalitetskoeffisienten bestemmes av systemet av enheter, tegnet bestemmes av Lenz-regelen. Loven ble oppdaget av M. Faraday.

Loven om bevaring og transformasjon av energi
Den generelle naturloven: energien til ethvert lukket system for alle prosesser som skjer i systemet forblir konstant (bevart). Energi kan bare omdannes fra en form til en annen og omfordeles mellom deler av systemet. For et åpent system er en økning (reduksjon) i dets energi lik en reduksjon (økning) i energien til legemer og fysiske felt som samhandler med det.

Newtons lover
Klassisk mekanikk er basert på Newtons 3 lover. Newtons første lov (treghetslov): et materiell punkt er i en tilstand av rettlinjet og jevn bevegelse eller hvile hvis ingen andre kropper virker på det eller handlingen til disse legemene kompenseres. Newtons andre lov (grunnleggende dynamikklov): akselerasjonen mottatt av et legeme er direkte proporsjonal med resultanten av alle krefter som virker på kroppen, og omvendt proporsjonal med kroppens masse. Newtons tredje lov: handlingene til to kropper er alltid like store og rettet i motsatte retninger.

Faradays lover
Faradays første lov: massen av stoffet som frigjøres på elektroden under passering av en elektrisk strøm er direkte proporsjonal med mengden elektrisitet (ladning) som har gått gjennom elektrolytten (m = kq = kIt). Faradays andre lov: forholdet mellom massene av forskjellige stoffer som gjennomgår kjemiske transformasjoner på elektrodene når de samme elektriske ladningene passerer gjennom elektrolytten er lik forholdet mellom kjemiske ekvivalenter. Lovene ble etablert i 1833–1834 av M. Faraday.

Termodynamikkens første lov
Den første loven for termodynamikk er loven om bevaring av energi for et termodynamisk system: mengden varme Q som kommuniseres til systemet brukes på å endre den indre energien til systemet U og utføre arbeid A mot eksterne krefter fra systemet. Formelen Q \u003d U + A ligger til grunn for driften av varmemotorer.

Bohrs postulater

Bohrs første postulat: et atomsystem er stabilt bare i stasjonære tilstander, som tilsvarer en diskret sekvens av atomenergiverdier. Hver endring i denne energien er forbundet med en fullstendig overgang av atomet fra en stasjonær tilstand til en annen. Bohrs andre postulat: absorpsjon og emisjon av energi fra et atom skjer i henhold til loven som strålingen knyttet til overgangen er monokromatisk og har en frekvens: h = Ei – Ek, hvor h er Plancks konstant, og Ei og Ek er energiene til atomet i stasjonære tilstander.

venstrehåndsregel
Bestemmer retningen til kraften som virker på en leder med strøm i et magnetfelt (eller en ladet partikkel i bevegelse). Regelen sier: hvis venstre hånd er plassert slik at de utstrakte fingrene viser retningen til strømmen (hastigheten til partikkelen), og kraftlinjene til magnetfeltet (magnetiske induksjonslinjer) kommer inn i håndflaten, så kommer den tilbaketrukne tommelen vil indikere retningen til kraften som virker på lederen (positiv partikkel; i tilfelle av en negativ partikkel er retningen til kraften motsatt).

Høyrehåndsregel
Bestemmer retningen til induksjonsstrømmen i en leder som beveger seg i et magnetfelt: hvis høyre håndflate er plassert slik at den inkluderer linjene med magnetisk induksjon, og den bøyde tommelen er rettet langs lederens bevegelse, så fire utstrakte fingre vil vise retningen til induksjonsstrømmen.

Huygens prinsipp
Lar deg bestemme posisjonen til bølgefronten når som helst. I henhold til Huygens-prinsippet er alle punkter som bølgefronten passerer ved tidspunkt t kilder til sekundære sfæriske bølger, og ønsket posisjon til bølgefronten til tidspunkt t sammenfaller med overflaten som omslutter alle sekundære bølger. Huygens prinsipp forklarer lovene for refleksjon og brytning av lys.

Huygens–Fresnel-prinsippet
I henhold til dette prinsippet, på et hvilket som helst punkt utenfor en vilkårlig lukket overflate som omslutter en punktlyskilde, kan lysbølgen eksitert av denne kilden representeres som et resultat av interferens av sekundære bølger som sendes ut av alle punkter på den spesifiserte lukkede overflaten. Prinsippet gjør det mulig å løse de enkleste problemene med lysdiffraksjon.

Relativitetsprinsippet
I en hvilken som helst treghet referanseramme forløper alle fysiske (mekaniske, elektromagnetiske, etc.) fenomener på samme måte under de samme forholdene. Det er en generalisering av Galileos relativitetsprinsipp.

Galileos relativitetsprinsipp

Det mekaniske relativitetsprinsippet, eller prinsippet for klassisk mekanikk: i enhver treghetsreferanse forløper alle mekaniske fenomener på samme måte under de samme forholdene.

Lyd
Lyd kalles elastiske bølger som forplanter seg i væsker, gasser og faste stoffer og oppfattes av øret til mennesker og dyr. En person har evnen til å høre lyder med frekvenser i området 16-20 kHz. Lyd med frekvenser opp til 16 Hz kalles infralyd; med frekvenser på 2 104-109 Hz - ultralyd, og med frekvenser på 109-1013 Hz - hyperlyd. Vitenskapen som studerer lyder kalles akustikk.

Lys
Lys i begrepets snever betydning kalles elektromagnetiske bølger i frekvensområdet som oppfattes av det menneskelige øyet: 7,5 '1014–4,3 '1014 Hz. Bølgelengden varierer fra 760 nm (rødt lys) til 380 nm (fiolett lys).

Artikkelen ble laget på grunnlag av materialer fra Internett, en fysikklærebok og min egen kunnskap.

Jeg har aldri likt fysikk, jeg visste ikke og prøvde å unngå det så mye som mulig. Men i det siste forstår jeg mer og mer: hele livet vårt kommer ned til fysikkens enkle lover.

1) Den enkleste, men viktigste av dem er loven om bevaring og omdannelse av energi.

Det høres slik ut: "Energien til ethvert lukket system forblir konstant for alle prosesser som skjer i systemet." Og vi er i akkurat et slikt system. De. hvor mye vi gir, så mye vi får. Skal vi få noe, må vi gi samme beløp før det. Og ingenting annet! Og vi vil selvfølgelig ha stor lønn, men ikke gå på jobb. Noen ganger skapes det en illusjon om at "tools er heldige" og at lykke faller på hodet for mange. Les ethvert eventyr. Helter må hele tiden overvinne store vanskeligheter! Svøm nå i det kalde vannet, deretter i det kokte vannet. Menn tiltrekker seg oppmerksomheten til kvinner med frieri. Kvinnene på sin side tar seg av disse mennene og barna. Og så videre. Så hvis du ønsker å få noe, ta bryet med å gi først. Filmen "Pay It Forward" gjenspeiler veldig tydelig denne fysikkens lov.

Det er en annen vits om emnet:
Loven om bevaring av energi:
Hvis du kommer energisk på jobb om morgenen, og drar som en presset sitron, da
1. noen andre kom inn som en presset sitron og dro energisk
2. du ble vant til å varme opp rommet

2) Den neste loven er: "Handlingskraften er lik reaksjonskraften"

Denne fysikkloven gjenspeiler i prinsippet den forrige. Hvis en person begikk en negativ handling - bevisst eller ikke - fikk han da et svar, dvs. motstand. Noen ganger er årsak og virkning spredt i tid, og du forstår kanskje ikke umiddelbart hvor vinden blåser fra. Vi må, viktigst av alt, huske at ingenting bare skjer. Som eksempel kan vi nevne foreldreutdanning, som så viser seg etter flere tiår.

3) Den neste loven er spakens lov. Arkimedes utbrøt: "Gi meg et støttepunkt, og jeg vil snu jorden!". Enhver vekt kan bæres hvis du velger riktig spak. Du må alltid finne ut hvor lang tid spaken trenger for å oppnå et bestemt mål og trekke en konklusjon for deg selv, prioritere. Forstå hvordan du beregner styrken din, om du trenger å bruke så mye krefter på å skape riktig innflytelse og flytte denne vekten, eller er det lettere å la den være i fred og gjøre andre aktiviteter.

4) Den såkalte gimlet-regelen, som er at angir retningen til magnetfeltet. Denne regelen svarer på det evige spørsmålet: hvem har skylden? Og han påpeker at vi selv er skyld i alt som skjer med oss. Uansett hvor fornærmende det måtte være, hvor vanskelig det enn måtte være, uansett hvor ved første øyekast, urettferdig det måtte være, må vi alltid være klar over at vi selv var årsaken helt fra begynnelsen.

5) Noen husker sikkert loven om addisjon av hastigheter. Det høres slik ut: "Hastigheten til et legeme i forhold til en fast referanseramme er lik vektorsummen av hastigheten til denne kroppen i forhold til en bevegelig referanseramme og hastigheten til den mest mobile referanserammen i forhold til en fast ramme" Høres komplisert ut? La oss nå finne ut av det.
Prinsippet om å legge til hastigheter er ikke noe annet enn den aritmetiske summen av vilkårene for hastighetene, som matematiske begreper eller definisjoner.

Hastighet er et av de essensielle fenomenene knyttet til kinetikk. Kinetikk studerer prosessene for overføring av energi, momentum, ladning og materie i ulike fysiske systemer og påvirkningen av ytre felt på dem. Det kan være formastelig, men da kan man fra kinetikksynspunkt også vurdere en rekke sosiale prosesser, for eksempel konflikter.

Derfor, i nærvær av to motstridende objekter og deres kontakt, bør en lov som ligner på loven om bevaring av hastigheter (som et faktum for energioverføring) fungere? Dette betyr at styrken og aggresjonen til konflikten avhenger av graden av konflikt mellom de to (tre, fire) partene. Jo mer aggressive og sterke de er, jo mer voldelig og destruktiv blir konflikten. Hvis en av partene ikke er i konflikt, er det ingen økning i graden av aggressivitet.

Alt er veldig enkelt. Og hvis du ikke kan se inn i deg selv for å forstå årsak-og-virkning-sammenhengene til problemet ditt, bare åpne en fysikklærebok i 8. klasse.

Introduksjon

1. Newtons lover

1.1. Treghetsloven (Newtons første lov)

1.2 Lov om bevegelse

1.3. Loven om bevaring av momentum (Loven om bevaring av momentum)

1.4. Treghetskrefter

1.5. Viskositetsloven

2.1. Termodynamikkens lover

Tyngdeloven

3.2. Gravitasjonsinteraksjon

3.3. Himmelsk mekanikk

Sterke gravitasjonsfelt

3.5. Moderne klassiske teorier om gravitasjon

Konklusjon

Litteratur

Introduksjon

Fysikkens grunnleggende lover beskriver de viktigste fenomenene i naturen og universet. De lar oss forklare og til og med forutsi mange fenomener. Så, bare avhengig av de grunnleggende lovene i klassisk fysikk (Newtons lover, termodynamikkens lover, etc.), utforsker menneskeheten med suksess verdensrommet, sender romfartøy til andre planeter.

Jeg ønsker å vurdere i dette arbeidet de viktigste lovene i fysikken og deres forhold. De viktigste lovene for klassisk mekanikk er Newtons lover, som er tilstrekkelige til å beskrive fenomener i makrokosmos (uten å ta hensyn til høye verdier av hastighet eller masse, som studeres i GR - General Relativity, eller SRT - Special Relativity.)

Newtons lover

Newtons mekanikklover - tre lover som ligger til grunn for den såkalte. klassisk mekanikk. Formulert av I. Newton (1687). Første lov: "Enhver kropp fortsetter å holdes i sin tilstand av hvile eller ensartet og rettlinjet bevegelse inntil og i den grad den blir tvunget av påførte krefter til å endre denne tilstanden." Den andre loven: "Endringen i momentum er proporsjonal med den påførte drivkraften og skjer i retning av den rette linjen langs hvilken denne kraften virker." Den tredje loven: "Det er alltid en lik og motsatt reaksjon på en handling, ellers er samspillet mellom to kropper mot hverandre like og rettet i motsatte retninger."

1.1. Zako ́ n ine ́ rsjoner (First Law New ́ tone) : et fritt legeme, som ikke påvirkes av krefter fra andre kropper, er i hviletilstand eller jevn rettlinjet bevegelse (begrepet hastighet her gjelder for kroppens massesenter ved ikke-translasjonsbevegelse). Med andre ord er kropper preget av treghet (fra latin treghet - "inaktivitet", "treghet"), det vil si fenomenet å opprettholde hastighet hvis ytre påvirkninger på dem kompenseres.

Referanserammer der treghetsloven er oppfylt kalles treghetsreferanserammer (ISR).

Treghetsloven ble først formulert av Galileo Galilei, som etter mange eksperimenter konkluderte med at det ikke trengs noen ytre årsak for at en fri kropp skal bevege seg med konstant hastighet. Før dette ble et annet synspunkt (som dateres tilbake til Aristoteles) generelt akseptert: en fri kropp er i ro, og for å bevege seg med konstant hastighet, er det nødvendig å bruke en konstant kraft.

Deretter formulerte Newton treghetsloven som den første av hans tre kjente lover.

Galileos relativitetsprinsipp: i alle treghetsreferanserammer foregår alle fysiske prosesser på samme måte. I en referanseramme brakt til hviletilstand eller jevn rettlinjet bevegelse i forhold til en treghetsreferanseramme (betinget "i hvile"), foregår alle prosesser på nøyaktig samme måte som i en hvileramme.

Det skal bemerkes at konseptet med en treghetsreferanseramme er en abstrakt modell (noen ideell gjenstand betraktet i stedet for et ekte objekt. En absolutt stiv kropp eller en vektløs tråd tjener som eksempler på en abstrakt modell), ekte referanserammer er alltid assosiert med et eller annet objekt, og korrespondansen mellom den faktisk observerte bevegelsen av kropper i slike systemer med resultatene av beregningene vil være ufullstendig.

1.2 Lov om bevegelse - en matematisk formulering av hvordan en kropp beveger seg eller hvordan en bevegelse av en mer generell form oppstår.

I den klassiske mekanikken til et materialpunkt er bevegelsesloven tre avhengigheter av tre romlige koordinater på tid, eller avhengigheten av en vektormengde (radiusvektor) av tid, av formen

Bevegelsesloven kan finnes, avhengig av oppgaven, enten fra mekanikkens differensiallover eller fra integrerte lover.

Loven om energisparing - den grunnleggende naturloven, som består i at energien til et lukket system er bevart i tid. Med andre ord, energi kan ikke oppstå fra ingenting og kan ikke forsvinne til ingensteds, den kan bare gå fra en form til en annen.

Loven om bevaring av energi finnes i ulike grener av fysikk og manifesterer seg i bevaring av ulike typer energi. For eksempel, i klassisk mekanikk, manifesterer loven seg i bevaring av mekanisk energi (summen av potensielle og kinetiske energier). I termodynamikk kalles loven om bevaring av energi termodynamikkens første lov og snakker om bevaring av energi totalt med termisk energi.

Siden loven om bevaring av energi ikke refererer til spesifikke mengder og fenomener, men reflekterer et generelt mønster som gjelder overalt og alltid, er det mer riktig å kalle det ikke en lov, men prinsippet om bevaring av energi.

Et spesielt tilfelle - Loven om bevaring av mekanisk energi - den mekaniske energien til et konservativt mekanisk system er bevart i tid. Enkelt sagt, i fravær av krefter som friksjon (dissipative krefter), oppstår ikke mekanisk energi fra ingenting og kan ikke forsvinne hvor som helst.

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

Loven om bevaring av energi er en integrert lov. Dette betyr at den består av handlingen til differensielle lover og er en egenskap ved deres kombinerte handling. For eksempel sies det noen ganger at umuligheten av å lage en evighetsmaskin skyldes loven om bevaring av energi. Men det er det ikke. Faktisk, i hvert prosjekt av en evighetsmaskin utløses en av differensiallovene, og det er han som gjør motoren ubrukelig. Loven om bevaring av energi generaliserer ganske enkelt dette faktum.

I følge Noethers teorem er loven om bevaring av mekanisk energi en konsekvens av tidens homogenitet.

1.3. Zako ́ n lagre ́ og ́ puls (Zako ́ n lagre ́ hvis ́ bevegelseskvalitet) hevder at summen av momenta til alle legemer (eller partikler) i et lukket system er en konstant verdi.

Fra Newtons lover kan det vises at når man beveger seg i tomt rom, bevares momentum i tid, og i nærvær av interaksjon bestemmes endringshastigheten av summen av de påførte kreftene. I klassisk mekanikk er loven om bevaring av momentum vanligvis utledet som en konsekvens av Newtons lover. Imidlertid gjelder denne bevaringsloven også i tilfeller der Newtonsk mekanikk er uanvendelig (relativistisk fysikk, kvantemekanikk).

Som alle bevaringslovene beskriver momentum bevaringsloven en av de grunnleggende symmetriene, homogeniteten til rommet

Newtons tredje lov forklarer hva som skjer med to samvirkende kropper. Ta for eksempel et lukket system som består av to kropper. Den første kroppen kan virke på den andre med en viss kraft F12, og den andre - på den første med kraften F21. Hvordan henger kreftene sammen? Newtons tredje lov sier at virkningskraften er lik i størrelse og motsatt i retning av reaksjonskraften. Vi understreker at disse kreftene påføres ulike kropper, og derfor ikke kompenseres i det hele tatt.

Selve loven:

Kroppene virker på hverandre med krefter rettet langs samme rette linje, like store og motsatte i retning: .

1.4. Treghetskrefter

Newtons lover er strengt tatt kun gyldige i treghetsreferanserammer. Hvis vi ærlig skriver ned bevegelseslikningen til et legeme i en ikke-treghetsreferanseramme, vil den avvike i utseende fra Newtons andre lov. Men ofte, for å forenkle betraktningen, introduseres en fiktiv "treghetskraft", og deretter blir disse bevegelsesligningene omskrevet i en form som ligner veldig på Newtons andre lov. Matematisk er alt her korrekt (riktig), men fra et fysikksynspunkt kan ikke en ny fiktiv kraft betraktes som noe ekte, som et resultat av en eller annen reell interaksjon. Vi understreker nok en gang: "treghetskraft" er bare en praktisk parametrisering av hvordan bevegelseslovene er forskjellige i treghets- og ikke-tregasjonsrammer.

1.5. Viskositetsloven

Newtons viskositetslov (indre friksjon) er et matematisk uttrykk som relaterer spenningen til indre friksjon τ (viskositet) og endringen i hastigheten til mediet v i rommet

(tøyningshastighet) for væskelegemer (væsker og gasser):

hvor verdien av η kalles koeffisienten for intern friksjon eller den dynamiske viskositetskoeffisienten (CGS-enhet - poise). Den kinematiske viskositetskoeffisienten er verdien μ = η / ρ (CGS-enheten er Stokes, ρ er tettheten til mediet).

Newtons lov kan oppnås analytisk ved metoder for fysisk kinetikk, hvor viskositet vanligvis vurderes samtidig med termisk ledningsevne og den tilsvarende Fourier-loven for termisk ledningsevne. I den kinetiske teorien om gasser beregnes koeffisienten for intern friksjon av formelen

hvor er gjennomsnittshastigheten til den termiske bevegelsen til molekyler, λ er den gjennomsnittlige frie banen.

2.1. Termodynamikkens lover

Termodynamikk er basert på tre lover, som er formulert på grunnlag av eksperimentelle data og derfor kan aksepteres som postulater.

* Termodynamikkens 1. lov. Det er en formulering av den generaliserte loven om bevaring av energi for termodynamiske prosesser. I sin enkleste form kan det skrives som δQ \u003d δA + d "U, der dU er den totale differensialen til den indre energien til systemet, og δQ og δA er den elementære mengden varme og det elementære arbeidet som er utført på Det må tas i betraktning at δA og δQ ikke kan betraktes som differensialer i den vanlige betydningen av dette konseptet. Fra et synspunkt av kvantebegreper kan denne loven tolkes som følger: dU er endringen i energien av et gitt kvantesystem er δA endringen i energien til systemet på grunn av endringen i populasjonen av energinivåene i systemet, og δQ er endringen i energien til kvantesystemet på grunn av endring i strukturen til energinivåer.

* Termodynamikkens andre lov: Termodynamikkens andre lov utelukker muligheten for å lage en evighetsmaskin av den andre typen. Det er flere forskjellige, men samtidig likeverdige formuleringer av denne loven. 1 - Postulat av Clausius. En prosess der ingen andre endringer skjer, bortsett fra overføring av varme fra en varm kropp til en kald, er irreversibel, det vil si at varme ikke kan bevege seg fra en kald kropp til en varm uten andre endringer i systemet. Dette fenomenet kalles energispredning eller spredning. 2 - Kelvins postulat. Prosessen der arbeid omdannes til varme uten andre endringer i systemet er irreversibel, det vil si at det er umulig å konvertere all varmen tatt fra en kilde med jevn temperatur til arbeid uten å gjøre andre endringer i systemet.

* Termodynamikkens tredje lov: Nernsts teorem: Entropien til ethvert system ved absolutt nulltemperatur kan alltid tas lik null

3.1. Tyngdeloven

Tyngdekraft (universell gravitasjon, gravitasjon) (fra latin gravitas - "tyngdekraft") er en lang rekkevidde fundamental interaksjon i naturen, som alle materielle legemer er underlagt. I følge moderne data er det en universell interaksjon i den forstand at den, i motsetning til alle andre krefter, gir samme akselerasjon til alle kropper uten unntak, uavhengig av deres masse. Primært spiller tyngdekraften en avgjørende rolle på en kosmisk skala. Begrepet gravitasjon brukes også som navnet på en gren av fysikk som studerer gravitasjonsinteraksjonen. Den mest vellykkede moderne fysiske teorien i klassisk fysikk som beskriver gravitasjon er den generelle relativitetsteorien; kvanteteorien om gravitasjonsinteraksjon er ennå ikke bygget.

3.2. Gravitasjonsinteraksjon

Gravitasjonsinteraksjon er en av de fire grunnleggende interaksjonene i vår verden. I rammeverket av klassisk mekanikk er gravitasjonsinteraksjonen beskrevet av Newtons lov om universell gravitasjon, som sier at gravitasjonskraften mellom to materielle punkter med masse m1 og m2, atskilt med en avstand R, er

Her er G gravitasjonskonstanten, lik m³ / (kg s²). Minustegnet betyr at kraften som virker på kroppen alltid er lik i retning av radiusvektoren rettet mot kroppen, det vil si at gravitasjonsinteraksjon alltid fører til tiltrekning av noen kropper.

Tyngdekraftsfeltet er potensial. Dette betyr at det er mulig å introdusere den potensielle energien til gravitasjonsattraksjonen til et par kropper, og denne energien vil ikke endre seg etter å ha beveget legene langs en lukket kontur. Potensialiteten til gravitasjonsfeltet innebærer loven om bevaring av summen av kinetisk og potensiell energi, og når man studerer bevegelsen til legemer i et gravitasjonsfelt, forenkler det ofte løsningen betydelig. I rammen av newtonsk mekanikk er gravitasjonsinteraksjonen langdistanse. Dette betyr at uansett hvordan et massivt legeme beveger seg, til enhver tid i rommet avhenger gravitasjonspotensialet kun av kroppens posisjon på et gitt tidspunkt.

Store romobjekter - planeter, stjerner og galakser har en enorm masse og skaper derfor betydelige gravitasjonsfelt. Tyngdekraften er den svakeste kraften. Men siden den opererer på alle avstander og alle masser er positive, er den likevel en veldig viktig kraft i universet. Til sammenligning: den totale elektriske ladningen til disse kroppene er null, siden stoffet som helhet er elektrisk nøytralt. Også tyngdekraften, i motsetning til andre interaksjoner, er universell i sin effekt på all materie og energi. Det er ikke funnet gjenstander som ikke har noen gravitasjonsinteraksjon i det hele tatt.

På grunn av sin globale natur er tyngdekraften ansvarlig for slike storskalaeffekter som strukturen til galakser, sorte hull og utvidelsen av universet, og for elementære astronomiske fenomener - planetenes baner, og for enkel tiltrekning til jordens overflate og fallende kropper.

Tyngdekraften var den første interaksjonen beskrevet av en matematisk teori. I antikken trodde Aristoteles at gjenstander med ulik masse faller med ulik hastighet. Først mye senere bestemte Galileo Galilei eksperimentelt at dette ikke var tilfelle - hvis luftmotstanden elimineres, akselererer alle kropper likt. Isaac Newtons tyngdelov (1687) var en god beskrivelse av tyngdekraftens generelle oppførsel. I 1915 skapte Albert Einstein den generelle relativitetsteorien, som mer nøyaktig beskriver tyngdekraften i form av geometrien til romtiden.

3.3. Himmelmekanikk og noen av dens problemer

Den delen av mekanikk som studerer bevegelser av legemer i tomt rom kun under påvirkning av tyngdekraften kalles himmelmekanikk.

Den enkleste oppgaven til himmelmekanikk er gravitasjonssamspillet mellom to legemer i tomt rom. Dette problemet løses analytisk til slutt; resultatet av løsningen er ofte formulert i form av Keplers tre lover.

Etter hvert som antallet samvirkende kropper øker, blir problemet mye mer komplisert. Så det allerede berømte trekroppsproblemet (det vil si bevegelsen til tre kropper med ikke-nullmasser) kan ikke løses analytisk i en generell form. Med en numerisk løsning setter løsningenes ustabilitet i forhold til startforholdene inn ganske raskt. Når den brukes på solsystemet, gjør denne ustabiliteten det umulig å forutsi bevegelsen til planetene på skalaer som overstiger hundre millioner år.

I noen spesielle tilfeller er det mulig å finne en omtrentlig løsning. Det viktigste er tilfellet når massen til ett legeme er betydelig større enn massen til andre kropper (eksempler: solsystemet og dynamikken til Saturns ringer). I dette tilfellet, i den første tilnærmingen, kan vi anta at lette kropper ikke samhandler med hverandre og beveger seg langs Keplerske baner rundt en massiv kropp. Interaksjoner mellom dem kan tas i betraktning innenfor rammen av perturbasjonsteori og gjennomsnittlig over tid. I dette tilfellet kan det oppstå ikke-trivielle fenomener, som resonanser, attraktorer, tilfeldighet osv. Et godt eksempel på slike fenomener er den ikke-trivielle strukturen til Saturns ringer.

Til tross for forsøk på å beskrive oppførselen til et system med et stort antall tiltrekkende kropper med omtrent samme masse, er dette ikke mulig på grunn av fenomenet dynamisk kaos.

3.4. Sterke gravitasjonsfelt

I sterke gravitasjonsfelt, når du beveger deg med relativistiske hastigheter, begynner effekten av den generelle relativitetsteorien å vises:

Avvik av tyngdeloven fra newtonsk;

Forsinkelse av potensialer assosiert med den endelige forplantningshastigheten av gravitasjonsforstyrrelser; utseendet til gravitasjonsbølger;

Ikke-lineære effekter: gravitasjonsbølger har en tendens til å samhandle med hverandre, så prinsippet om superposisjon av bølger i sterke felt er ikke lenger gyldig;

Endre geometrien til rom-tid;

Fremveksten av sorte hull;

3.5. Moderne klassiske teorier om gravitasjon

På grunn av det faktum at kvanteeffektene av tyngdekraften er ekstremt små selv under de mest ekstreme eksperimentelle og observasjonsforhold, er det fortsatt ingen pålitelige observasjoner av dem. Teoretiske estimater viser at man i det overveldende flertallet av tilfellene kan begrense seg til den klassiske beskrivelsen av gravitasjonsinteraksjonen.

Det finnes en moderne kanonisk klassisk gravitasjonsteori – den generelle relativitetsteorien, og mange hypoteser som foredler den og teorier om ulik utviklingsgrad som konkurrerer med hverandre (se artikkelen Alternative gravitasjonsteorier). Alle disse teoriene gir svært like spådommer innenfor den tilnærmingen som eksperimentelle tester for tiden utføres i. Følgende er noen av de viktigste, mest velutviklede eller kjente teoriene om gravitasjon.

Newtons gravitasjonsteori er basert på begrepet gravitasjon, som er en langdistansekraft: den virker øyeblikkelig uansett avstand. Denne øyeblikkelige karakteren av handlingen er uforenlig med feltparadigmet til moderne fysikk og spesielt med den spesielle relativitetsteorien som ble opprettet i 1905 av Einstein, inspirert av arbeidet til Poincaré og Lorentz. I Einsteins teori kan ingen informasjon reise raskere enn lysets hastighet i et vakuum.

Matematisk er Newtons gravitasjonskraft utledet fra den potensielle energien til et legeme i et gravitasjonsfelt. Gravitasjonspotensialet som tilsvarer denne potensielle energien adlyder Poisson-ligningen, som ikke er invariant under Lorentz-transformasjoner. Grunnen til ikke-invariansen er at energien i den spesielle relativitetsteorien ikke er en skalar størrelse, men går inn i tidskomponenten til 4-vektoren. Vektorteorien om tyngdekraft viser seg å være lik Maxwells teori om det elektromagnetiske feltet og fører til negativ energi av gravitasjonsbølger, som er assosiert med arten av interaksjonen: som ladninger (masser) i tyngdekraften tiltrekker seg, og ikke frastøter, som i elektromagnetisme. Dermed er Newtons gravitasjonsteori uforenlig med det grunnleggende prinsippet i den spesielle relativitetsteorien – invariansen av naturlovene i enhver treghetsreferanseramme, og den direkte vektorgeneraliseringen av Newtons teori, først foreslått av Poincaré i 1905 i hans teori. arbeid "On the Dynamics of the Electron", fører til fysisk utilfredsstillende resultater .

Einstein begynte å søke etter en teori om tyngdekraften som ville være forenlig med prinsippet om invariansen av naturlovene med hensyn til enhver referanseramme. Resultatet av dette søket var den generelle relativitetsteorien, basert på prinsippet om identiteten til gravitasjons- og treghetsmasse.

Prinsippet om likhet mellom gravitasjons- og treghetsmasser

I klassisk newtonsk mekanikk er det to begreper om masse: det første refererer til Newtons andre lov, og det andre til loven om universell gravitasjon. Den første massen - treghet (eller treghet) - er forholdet mellom ikke-gravitasjonskraften som virker på kroppen og akselerasjonen. Den andre massen - gravitasjon (eller, som den noen ganger kalles, tung) - bestemmer tiltrekningskraften til kroppen av andre legemer og dens egen tiltrekningskraft. Generelt sett måles disse to massene, som det fremgår av beskrivelsen, i forskjellige forsøk, så de trenger ikke være proporsjonale med hverandre i det hele tatt. Deres strenge proporsjonalitet tillater oss å snakke om en enkelt kroppsmasse i både ikke-gravitasjons- og gravitasjonsinteraksjoner. Ved et passende valg av enheter kan disse massene gjøres like med hverandre.

Selve prinsippet ble fremsatt av Isaac Newton, og masselikheten ble verifisert av ham eksperimentelt med en relativ nøyaktighet på 10−3. På slutten av 1800-tallet utførte Eötvös mer subtile eksperimenter, og brakte nøyaktigheten av verifiseringen av prinsippet til 10−9. I løpet av 1900-tallet gjorde eksperimentelle teknikker det mulig å bekrefte masselikheten med en relativ nøyaktighet på 10−12-10−13 (Braginsky, Dicke, etc.).

Noen ganger kalles prinsippet om likhet mellom gravitasjons- og treghetsmasser det svake ekvivalensprinsippet. Albert Einstein la det til grunn for den generelle relativitetsteorien.

Prinsippet om bevegelse langs geodesiske linjer

Hvis gravitasjonsmassen er nøyaktig lik treghetsmassen, så reduseres begge massene i uttrykket for akselerasjonen til et legeme, som kun gravitasjonskrefter virker på. Derfor avhenger ikke kroppens akselerasjon, og dermed dens bane, av kroppens masse og indre struktur. Hvis alle legemer på samme punkt i rommet mottar samme akselerasjon, kan denne akselerasjonen ikke assosieres med egenskapene til legemene, men med egenskapene til selve rommet på dette punktet.

Dermed kan beskrivelsen av gravitasjonsinteraksjonen mellom legemer reduseres til en beskrivelse av rom-tid som legemer beveger seg i. Det er naturlig å anta, slik Einstein gjorde, at legemer beveger seg ved treghet, det vil si på en slik måte at deres akselerasjon i deres egen referanseramme er null. Banene til kroppene vil da være geodesiske linjer, teorien om disse ble utviklet av matematikere tilbake på 1800-tallet.

Selve de geodesiske linjene kan finnes ved å spesifisere i rom-tid en analog av avstanden mellom to hendelser, tradisjonelt kalt et intervall eller en verdensfunksjon. Intervallet i tredimensjonalt rom og endimensjonal tid (med andre ord i firedimensjonalt rom-tid) er gitt av 10 uavhengige komponenter av den metriske tensoren. Disse 10 tallene danner rommetrikken. Den definerer "avstanden" mellom to uendelig nære punkter i rom-tid i forskjellige retninger. De geodesiske linjene som tilsvarer verdenslinjene til fysiske kropper hvis hastighet er mindre enn lysets hastighet, viser seg å være linjene for den største riktige tiden, det vil si tiden målt av en klokke som er stivt festet til kroppen som følger denne banen.

Moderne eksperimenter bekrefter bevegelsen til legemer langs geodesiske linjer med samme nøyaktighet som likheten mellom gravitasjons- og treghetsmasser.

Konklusjon

Noen interessante konklusjoner følger umiddelbart av Newtons lover. Så, Newtons tredje lov sier at uansett hvordan kroppene samhandler, kan de ikke endre deres totale momentum: loven om bevaring av momentum oppstår. Videre er det nødvendig å kreve at interaksjonspotensialet til to legemer bare avhenger av modulen til forskjellen i koordinatene til disse legene U(|r1-r2|). Da oppstår loven om bevaring av den totale mekaniske energien til samvirkende kropper:

Newtons lover er mekanikkens grunnleggende lover. Alle andre mekanikklover kan utledes fra dem.

Samtidig er ikke Newtons lover det dypeste formuleringsnivået i klassisk mekanikk. Innenfor rammen av lagrangiansk mekanikk er det bare én formel (registrering av mekanisk handling) og ett enkelt postulat (kropper beveger seg på en slik måte at handlingen er minimal), og fra dette kan alle Newtons lover utledes. Innenfor rammen av den lagrangske formalismen kan man dessuten lett vurdere hypotetiske situasjoner der handlingen har en annen form. I dette tilfellet vil bevegelseslikningene ikke lenger ligne Newtons lover, men klassisk mekanikk i seg selv vil fortsatt være anvendelig ...

Løsning av bevegelseslikningene

Ligningen F = ma (det vil si Newtons andre lov) er en differensialligning: akselerasjon er den andre deriverte av koordinaten i forhold til tid. Dette betyr at utviklingen av et mekanisk system i tid kan bestemmes utvetydig hvis dets startkoordinater og starthastigheter er spesifisert. Legg merke til at hvis ligningene som beskriver vår verden var førsteordens ligninger, ville slike fenomener som treghet, svingninger og bølger forsvinne fra vår verden.

Studiet av fysikkens grunnleggende lover bekrefter at vitenskapen utvikler seg gradvis: hvert stadium, hver oppdaget lov er et stadium i utviklingen, men gir ikke definitive svar på alle spørsmål.

Litteratur:

Great Soviet Encyclopedia (Newtons Laws of Mechanics og andre artikler), 1977, "Sovjet Encyclopedia"
Online leksikon www.wikipedia.com

3. Bibliotek “Detlaf A.A., Yavorsky B.M., Milkovskaya L.B. - Kurs i fysikk (bind 1). Mekanikk. Grunnleggende om molekylær fysikk og termodynamikk

Federal Agency for Education

GOU VPO Rybinsk State Aviation Academy. P.A. Solovyova

Institutt for generell og teknisk fysikk

ESSAY

I disiplinen "Concepts of modern natural science"

Emne: «Fysikkens grunnleggende lover»

Gruppe ZKS-07

Student Balshin A.N.

Foreleser: Vasilyuk O.V.

7: Newtons bevegelseslover

Det siste innlegget endte med loven om universell tyngdekraft fra Sir Isaac Newton, denne vil også begynne med Newton, men med hans andre lover - de tre lovene for jevnt akselerert bevegelse (oftere ganske enkelt "Newtons tre lover") er en essensiell komponent av moderne fysikk. Og, som de fleste fysiske lover, er de elegante i sin enkelhet.

Newtons første lov sier at et objekt som er i en tilstand av jevn bevegelse (eller i hvile) vil være i en tilstand av slik bevegelse (eller hvile) inntil en ytre påvirkning (kraft) påføres det. Så en ball som ruller på gulvet stopper til slutt sin bevegelse på grunn av det faktum at den er påvirket av friksjon eller endrer bevegelsesretningen som et resultat av et vellykket spark eller bare treffer en vegg.

Newtons andre lov etablerer forholdet mellom massen til et objekt (m) og dets akselerasjon (a). Denne loven uttrykkes ved den matematiske formelen F = m × a, der F er kraften uttrykt i Newton. Kraft og akselerasjon er vektorstørrelser, det vil si størrelser som i tillegg til verdien også er preget av retning. Akselerasjonsverdien kan brukes til å bestemme kraften og omvendt.

Newtons tredje lov er kanskje den mest kjente av alle hans tre bevegelseslover. Oftest huskes det i formen "Handlingskraften er lik reaksjonskraften", selv om det ville være mer korrekt: "Materialepunkter samhandler med hverandre av krefter av samme natur, rettet langs den rette linjen som forbinder disse punktene, like i absolutt verdi og motsatt i retning." På grunnlag av den tredje loven kan vi konkludere med at i et gravitasjonssystem av to kropper, skjer ikke bare gravitasjonspåvirkningen av en tyngre kropp på en lettere, men også en lettere kropp tiltrekker seg en tyngre. Så i jorden / månesystemet manifesteres månens innflytelse på jorden i flo og fjære.

6: Termodynamikkens lover

Den britiske fysikeren og forfatteren Snow sa en gang at en person som ikke driver med vitenskap, som ikke kjenner termodynamikkens andre lov, er den samme halvutdannede personen som en vitenskapsmann som aldri har lest Shakespeare. Denne maksimen understreker ikke bare betydningen av termodynamikk i vitenskapens system, men også det faktum at alle som ikke ønsker å betrakte seg selv som frafall, bør kjenne til det grunnleggende.

Generelt er termodynamikk studiet av hvordan energi produserer arbeid i ethvert system, enten det er en motor eller kjernen til en planet. Termodynamikk er basert på tre prinsipper, som i formuleringen av den snøen høres slik ut:

Du kan ikke vinne.
Du kan ikke ta en pause fra spillet.
Du kan ikke forlate spillet.

Hvordan forstå det? Når vi snakker om det faktum at det er umulig å vinne, bemerker Snow at vi ikke kan få det ene uten å gi opp det andre - for at systemet skal fungere, er energiforsyning (oppvarming) nødvendig, ellers vil ikke et slikt system fungere, selv for fullstendig isolert tilfelle. Dessuten er det ingen perfekt isolerte systemer i den virkelige verden, og i det virkelige tilfellet overføres en del av energien som vi overfører til systemet for å utføre arbeid til miljøet og termodynamikkens andre lov kommer inn i bildet.

Snows andre uttalelse om umuligheten av å ta en pause fra spillet betyr at på grunn av økningen i entropi i et lukket system, blottet for ytre påvirkninger, kan vi ikke bare gå tilbake til den forrige energitilstanden. Vi kan si at energien konsentrert i ett volum vil bli omfordelt til områder med lavere energikonsentrasjon.

Til slutt refererer termodynamikkens tredje lov, angående manglende evne til å gå ut av spillet, til absolutt null, materiens tilstand ved null Kelvin eller minus 273,15°C. Når systemet når absolutt null, må all bevegelse av molekyler stoppe, noe som betyr fravær av kinetisk energi, oppnåelse av null entropi og dannelsen av et perfekt ordnet system. Imidlertid er absolutt null en fysisk ideell tilstand, i den virkelige verden, selv i de kaldeste områdene i verdensrommet, er det umulig å nå absolutt null - du kan bare nærme deg denne tilstanden / temperaturverdien.

5: Loven om konstansen til kjemikaliers sammensetning og egenskaper.

Den franske kjemikeren Joseph Louis Proust skrev i 1808: "Fra den ene polen på jorden til den andre har forbindelser den samme sammensetningen og de samme egenskapene. Det er ingen forskjell mellom jernoksid fra den sørlige halvkule og den nordlige halvkule. Malakitt fra Sibir har samme sammensetning som malakitt fra Spania. Det er bare én vermilion i hele verden.» Dette var den første formuleringen av loven om kjemikaliers sammensetning og egenskaper.

Atommolekylærteorien gjør det mulig å forklare loven om sammensetningens konstanthet. Siden atomer har en konstant masse, er massesammensetningen av materie som helhet konstant. Utviklingen av kjemi har vist at sammen med forbindelser med konstant sammensetning finnes det forbindelser med variabel sammensetning. Etter forslag fra N.S. Kurnakov, den første kalles daltonider (til minne om den engelske kjemikeren og fysikeren Dalton, alle stoffer med en molekylær struktur tilhører daltonider), den andre - berthollider (til minne om den franske kjemikeren Berthollet, som forutså slike forbindelser; dette er stoffer med atom-, ion- og metallgitter). Nå formulerer vi denne loven som følger: "Enhver ren substans med molekylær struktur, uavhengig av fremstillingsmetoden, har alltid en konstant kvalitativ og kvantitativ sammensetning."

Siden de fleste stoffene som på en eller annen måte kommer inn i kroppen vår (med mat, kosmetikk, legemidler) har en molekylær struktur, ligger betydningen av loven om konstanthet av kjemikaliers sammensetning og egenskaper i det faktum at f.eks. , "naturlige" smaker og smakstilsetninger "identiske med naturlige" er de samme stoffene - komponenten i fruktessenser etylacetat, registrert som et mattilsetningsstoff E1504, er den samme hvis den ble oppnådd i en kolbe som et resultat av en forestringsreaksjon og isolert fra et eple; karbamid (urea), som brukes i tannkrem eller tyggegummi, har samme struktur og egenskaper enten dette stoffet er isolert fra urin eller syntetisert kjemisk.

4: Arkimedes lov om oppdrift

I følge legenden oppdaget den gamle greske tenkeren, matematikeren og ingeniøren Arkimedes loven ved å stupe ned i badekaret og se at noe av vannet sprutet ut, deretter med et rop av "Eureka!" løp gjennom gatene i Syracuse i det han hadde på seg under badet (det vil si ingenting).

I samsvar med Arkimedes lov blir et legeme nedsenket i en væske (eller gass) påvirket av en flytekraft lik vekten av væsken (eller gassen) som fortrenges av denne kroppen. Denne loven brukes til å bestemme tettheten til ukjente stoffer (siden tettheten av løsninger bestemmes av konsentrasjonen av komponenter, fungerer husholdnings alkoholmålere, som selges i husholdningsvarer butikker, også i henhold til prinsippet i Arkimedes lov).

Arkimedes prinsipp er uunnværlig for utviklingen av nedsenkbare fartøyer og fly som er lettere enn luften (ballonger, aerostater, luftskip og zeppeliner). Og selvfølgelig advarer Arkimedes lov oss mot å klatre inn i et badekar fylt til randen, med mindre vi selvfølgelig vil tørke av gulvet på badet og vente på besøk av aggressive naboer nedenfra.

Det er naturlig og riktig å være interessert i omverdenen og lovene for dens funksjon og utvikling. Det er derfor det er rimelig å ta hensyn til naturvitenskapene, for eksempel fysikk, som forklarer selve essensen av dannelsen og utviklingen av universet. De grunnleggende fysiske lovene er enkle å forstå. I en veldig ung alder introduserer skolen barn for disse prinsippene.

For mange begynner denne vitenskapen med læreboken "Fysikk (7. klasse)". De grunnleggende begrepene og og termodynamikk blir avslørt for skolebarn, de blir kjent med kjernen av de viktigste fysiske lovene. Men skal kunnskapen begrenses til skolebenken? Hvilke fysiske lover bør alle kjenne til? Dette vil bli diskutert senere i artikkelen.

vitenskapsfysikk

Mange av nyansene i den beskrevne vitenskapen er kjent for alle fra tidlig barndom. Og dette skyldes det faktum at fysikk i hovedsak er et av naturvitenskapens områder. Den forteller om naturlovene, hvis handling påvirker livet til alle, og på mange måter til og med gir det, om egenskapene til materien, dens struktur og bevegelsesmønstre.

Begrepet "fysikk" ble først registrert av Aristoteles i det fjerde århundre f.Kr. Opprinnelig var det synonymt med begrepet "filosofi". Tross alt hadde begge vitenskapene et felles mål - å korrekt forklare alle mekanismene for universets funksjon. Men allerede på det sekstende århundre, som et resultat av den vitenskapelige revolusjonen, ble fysikken uavhengig.

generell lov

Noen grunnleggende fysikklover brukes i ulike grener av vitenskapen. I tillegg til dem er det de som anses å være felles for all natur. Dette handler om

Det innebærer at energien til hvert lukket system, når noen fenomener oppstår i det, nødvendigvis er bevart. Ikke desto mindre er det i stand til å forvandle seg til en annen form og effektivt endre dets kvantitative innhold i ulike deler av det navngitte systemet. Samtidig, i et åpent system, avtar energien, forutsatt at energien til alle kropper og felt som samhandler med den øker.

I tillegg til det generelle prinsippet ovenfor, inneholder fysikk de grunnleggende konseptene, formlene, lovene som er nødvendige for å tolke prosessene som foregår i omverdenen. Å utforske dem kan være utrolig spennende. Derfor vil de grunnleggende lovene i fysikken i denne artikkelen bli kort vurdert, og for å forstå dem dypere er det viktig å være fullt oppmerksom på dem.

Mekanikk

Mange grunnleggende fysikklover blir avslørt for unge forskere i klasse 7-9 på skolen, der en slik vitenskapsgren som mekanikk er mer fullstendig studert. Dens grunnleggende prinsipper er beskrevet nedenfor.

Galileos relativitetslov (også kalt den mekaniske relativitetsloven, eller grunnlaget for klassisk mekanikk). Essensen av prinsippet ligger i det faktum at under lignende forhold er mekaniske prosesser i alle treghetsreferanserammer helt identiske.
Hookes lov. Dens essens er at jo større innvirkning på en elastisk kropp (fjær, stang, utkrager, bjelke) fra siden, jo større er deformasjonen.

Newtons lover (representerer grunnlaget for klassisk mekanikk):

Treghetsprinsippet sier at enhver kropp er i stand til å være i ro eller bevege seg jevnt og rettlinjet bare hvis ingen andre kropper påvirker den på noen måte, eller hvis de på en eller annen måte kompenserer for hverandres handling. For å endre bevegelseshastigheten er det nødvendig å virke på kroppen med en viss kraft, og selvfølgelig vil resultatet av virkningen av den samme kraften på kropper av forskjellige størrelser også variere.
Hovedmønsteret for dynamikk sier at jo større resultanten av kreftene som for øyeblikket virker på et gitt legeme, desto større akselerasjon mottas av det. Og følgelig, jo større kroppsvekt, jo lavere er denne indikatoren.
Newtons tredje lov sier at alle to legemer alltid samhandler med hverandre i et identisk mønster: deres krefter er av samme natur, er like store i størrelse og har nødvendigvis motsatt retning langs den rette linjen som forbinder disse legene.
Relativitetsprinsippet sier at alle fenomener som forekommer under de samme forholdene i treghetsreferanserammer, foregår på en helt identisk måte.

Termodynamikk

Skoleboken, som avslører for elevene de grunnleggende lovene ("Fysikk. Grad 7"), introduserer dem til det grunnleggende innen termodynamikk. Vi vil kort gjennomgå prinsippene nedenfor.

Termodynamikkens lover, som er grunnleggende i denne grenen av vitenskapen, er av generell karakter og er ikke relatert til detaljene i strukturen til et bestemt stoff på atomnivå. Forresten, disse prinsippene er viktige ikke bare for fysikk, men også for kjemi, biologi, romfartsteknikk, etc.

For eksempel, i den navngitte industrien er det en regel som ikke logisk kan bestemmes at i et lukket system, hvis ytre forhold er uendret, etableres en likevektstilstand over tid. Og prosessene som fortsetter i den, kompenserer alltid hverandre.

En annen termodynamisk regel bekrefter ønsket om et system, som består av et kolossalt antall partikler preget av kaotisk bevegelse, til en uavhengig overgang fra mindre sannsynlige tilstander for systemet til mer sannsynlige.

Og Gay-Lussac-loven (også kalt gassloven) sier at for en gass med en viss masse under forhold med stabilt trykk, blir resultatet av å dele volumet med absolutt temperatur nødvendigvis en konstant verdi.

En annen viktig regel for denne industrien er termodynamikkens første lov, som også kalles prinsippet om bevaring og transformasjon av energi for et termodynamisk system. Ifølge ham vil en hvilken som helst mengde varme som ble kommunisert til systemet utelukkende bli brukt på metamorfosen av dets indre energi og utførelsen av dets arbeid i forhold til eventuelle eksterne krefter. Det er denne regelmessigheten som ble grunnlaget for dannelsen av en ordning for drift av varmemotorer.

En annen gassregularitet er Charles' lov. Den sier at jo større trykk av en viss masse av en ideell gass, samtidig som den opprettholder et konstant volum, jo høyere er temperaturen.

Elektrisitet

Åpner for unge forskere interessante grunnleggende lover i fysikk 10. klasse skole. På dette tidspunktet studeres hovedprinsippene for naturen og virkningslovene til elektrisk strøm, så vel som andre nyanser.

Ampères lov, for eksempel, sier at ledere som er koblet parallelt, gjennom hvilke strøm flyter i samme retning, uunngåelig tiltrekker seg, og i tilfelle av motsatt strømretning, henholdsvis frastøter. Noen ganger brukes samme navn for en fysisk lov som bestemmer kraften som virker i et eksisterende magnetfelt på en liten del av en leder som for øyeblikket leder strøm. Det kalles det - kraften til Ampere. Denne oppdagelsen ble gjort av en vitenskapsmann i første halvdel av det nittende århundre (nemlig i 1820).

Loven om bevaring av ladning er et av de grunnleggende prinsippene i naturen. Den sier at den algebraiske summen av alle elektriske ladninger som oppstår i ethvert elektrisk isolert system alltid er bevart (blir konstant). Til tross for dette utelukker ikke det navngitte prinsippet utseendet av nye ladede partikler i slike systemer som et resultat av visse prosesser. Likevel må den totale elektriske ladningen til alle nydannede partikler nødvendigvis være lik null.

Coulombs lov er en av de grunnleggende innen elektrostatikk. Det uttrykker prinsippet om kraften i samspillet mellom fastpunktladninger og forklarer den kvantitative beregningen av avstanden mellom dem. Coulombs lov gjør det mulig å underbygge de grunnleggende prinsippene for elektrodynamikk på en eksperimentell måte. Den sier at fastpunktladninger helt sikkert vil samhandle med hverandre med en kraft som er jo høyere jo større produktet er av deres størrelser og følgelig jo mindre, jo mindre kvadratet er avstanden mellom ladningene som vurderes og mediet i som den beskrevne interaksjonen finner sted.

Ohms lov er et av grunnprinsippene for elektrisitet. Den sier at jo større styrken til den elektriske likestrømmen som virker på en viss del av kretsen, jo større er spenningen i endene.

De kaller prinsippet som lar deg bestemme retningen i lederen til en strøm som beveger seg under påvirkning av et magnetfelt på en bestemt måte. For å gjøre dette er det nødvendig å plassere høyre hånd slik at linjene med magnetisk induksjon figurativt berører den åpne håndflaten og strekker tommelen i retning av lederen. I dette tilfellet vil de resterende fire utrettede fingrene bestemme bevegelsesretningen til induksjonsstrømmen.

Dette prinsippet hjelper også med å finne ut den nøyaktige plasseringen av linjene for magnetisk induksjon av en rett leder som leder strøm i øyeblikket. Det fungerer slik: plasser tommelen på høyre hånd på en slik måte at den peker og grip i overført betydning om lederen med de fire andre fingrene. Plasseringen av disse fingrene vil vise den nøyaktige retningen til linjene for magnetisk induksjon.

Prinsippet om elektromagnetisk induksjon er et mønster som forklarer prosessen med drift av transformatorer, generatorer, elektriske motorer. Denne loven er som følger: i en lukket krets er den genererte induksjonen jo større, jo større endringshastigheten til den magnetiske fluksen.

Optikk

Grenen "Optikk" gjenspeiler også en del av skolens læreplan (fysikks grunnleggende lover: klassetrinn 7-9). Derfor er disse prinsippene ikke så vanskelige å forstå som det kan virke ved første øyekast. Studien deres bringer ikke bare med seg ytterligere kunnskap, men en bedre forståelse av den omliggende virkeligheten. Fysikkens hovedlover som kan tilskrives fagfeltet for optikk er som følger:

Huynes prinsipp. Det er en metode som lar deg effektivt bestemme den nøyaktige posisjonen til bølgefronten til enhver gitt brøkdel av et sekund. Dens essens er som følger: alle punkter som er i banen til bølgefronten i en viss brøkdel av et sekund, blir faktisk kilder til sfæriske bølger (sekundære) i seg selv, mens plasseringen av bølgefronten i samme brøkdel av et sekund er identisk med overflaten , som går rundt alle sfæriske bølger (sekundær). Dette prinsippet brukes til å forklare de eksisterende lovene knyttet til lysbrytningen og dets refleksjon.
Huygens-Fresnel-prinsippet reflekterer en effektiv metode for å løse problemer knyttet til bølgeutbredelse. Det hjelper å forklare de elementære problemene forbundet med lysdiffraksjon.
bølger. Den brukes også til refleksjon i speilet. Dens essens ligger i det faktum at både den fallende strålen og den som ble reflektert, så vel som den perpendikulære konstruert fra strålens innfallspunkt, er plassert i et enkelt plan. Det er også viktig å huske at i dette tilfellet er vinkelen som strålen faller alltid absolutt lik med brytningsvinkelen.
Prinsippet om lysbrytning. Dette er en endring i banen til en elektromagnetisk bølge (lys) i bevegelsesøyeblikket fra et homogent medium til et annet, som skiller seg betydelig fra den første i en rekke brytningsindekser. Hastigheten for forplantning av lys i dem er forskjellig.
Loven om rettlinjet forplantning av lys. I kjernen er det en lov knyttet til feltet geometrisk optikk, og er som følger: i ethvert homogent medium (uavhengig av dets natur), forplanter lys seg strengt rettlinjet, langs den korteste avstanden. Denne loven forklarer enkelt og tydelig dannelsen av en skygge.

Atom- og kjernefysikk

De grunnleggende lovene for kvantefysikk, så vel som det grunnleggende om atom- og kjernefysikk, studeres i videregående skole og høyere utdanningsinstitusjoner.

Dermed er Bohrs postulater en rekke grunnleggende hypoteser som har blitt grunnlaget for teorien. Dens essens er at ethvert atomsystem kan forbli stabilt bare i stasjonære tilstander. Enhver utslipp eller absorpsjon av energi fra et atom skjer nødvendigvis ved å bruke prinsippet, hvis essens er som følger: strålingen forbundet med transport blir monokromatisk.

Disse postulatene viser til standard skolepensum som studerer fysikkens grunnleggende lover (11. klasse). Kunnskapen deres er obligatorisk for kandidaten.

Grunnleggende fysikklover som en person bør kjenne til

Noen fysiske prinsipper, selv om de tilhører en av grenene av denne vitenskapen, er likevel av generell karakter og bør være kjent for alle. Vi lister opp de grunnleggende fysikkens lover som en person bør kjenne til:

Arkimedes lov (gjelder for områdene hydro-, så vel som aerostatikk). Det innebærer at ethvert legeme som har vært nedsenket i et gassformig stoff eller i en væske er utsatt for en slags flytekraft, som nødvendigvis er rettet vertikalt oppover. Denne kraften er alltid numerisk lik vekten av væsken eller gassen som fortrenges av kroppen.
En annen formulering av denne loven er som følger: et legeme nedsenket i en gass eller væske vil helt sikkert miste like mye vekt som massen til væsken eller gassen den ble nedsenket i. Denne loven ble det grunnleggende postulatet til teorien om flytende kropper.
Loven om universell gravitasjon (oppdaget av Newton). Dens essens ligger i det faktum at absolutt alle legemer uunngåelig tiltrekkes av hverandre med en kraft som er jo større, jo større produktet er av massene til disse legene, og følgelig jo mindre, jo mindre kvadratet er avstanden mellom dem. .

Dette er de 3 grunnleggende fysikkens lover som alle som ønsker å forstå mekanismen for funksjonen til omverdenen og funksjonene til prosessene som skjer i den, bør vite. Det er ganske enkelt å forstå hvordan de fungerer.

Verdien av slik kunnskap

Fysikkens grunnleggende lover må være i kunnskapsbagasjen til en person, uavhengig av hans alder og type aktivitet. De reflekterer eksistensmekanismen til all dagens virkelighet, og er i hovedsak den eneste konstanten i en verden i stadig endring.

De grunnleggende lovene, fysikkbegrepene åpner for nye muligheter for å studere verden rundt oss. Kunnskapen deres hjelper til med å forstå mekanismen for universets eksistens og bevegelsen til alle kosmiske kropper. Det gjør oss ikke bare tilskuere av daglige hendelser og prosesser, men lar oss være oppmerksomme på dem. Når en person tydelig forstår fysikkens grunnleggende lover, det vil si alle prosessene som foregår rundt ham, får han muligheten til å kontrollere dem på den mest effektive måten, gjøre oppdagelser og dermed gjøre livet hans mer komfortabelt.

Resultater

Noen blir tvunget til å studere i dybden fysikkens grunnleggende lover til eksamen, andre - av yrke, og noen - av vitenskapelig nysgjerrighet. Uavhengig av målene med å studere denne vitenskapen, kan fordelene med den oppnådde kunnskapen neppe overvurderes. Det er ikke noe mer tilfredsstillende enn å forstå de grunnleggende mekanismene og lovene for omverdenens eksistens.

Ikke vær likegyldig – utvik deg!