מבוא לחוקי הפיזיקה העיקריים

במהלך השנים, דבר אחד שגילו מדענים הוא שהטבע בדרך כלל מורכב יותר מכפי שאנחנו נותנים לו קרדיט. חוקי הפיזיקה נחשבים בסיסיים, אם כי רבים מהם מתייחסים למערכות אידיאליזות או תיאורטיות שקשה לשכפל בעולם האמיתי.

כמו תחומי מדע אחרים, חוקים חדשים של פיזיקה בונים או משנים חוקים קיימים ומחקר תיאורטי. של אלברט איינשטיין תורת היחסותשאותו פיתח בראשית המאה העשרים, בונה על התיאוריות שפותחו לראשונה יותר ממאתיים שנה קודם לכן על ידי סר איזק ניוטון.

של סר אייזק ניוטון עבודה פורצת דרך בפיזיקה פורסמה לראשונה בשנת 1687 בספרו "העקרונות המתמטיים של הפילוסופיה הטבעית, "הידוע בכינויו" העקרונות. "בה הוא תיאר תיאוריות לגבי כוח המשיכה והתנועה. הגופני שלו חוק הכובד קובע שאובייקט מושך לעצמו אובייקט אחר ביחס ישיר למסה המשולבת שלהם וקשור להפך לריבוע המרחק ביניהם.

של ניוטון שלושה חוקי תנועה, שנמצא גם ב"העקרונות ", קובע כיצד התנועה של עצמים פיזיים משתנה. הם מגדירים את הקשר הבסיסי בין תאוצה של חפץ ושל כוחות פועל על זה.

• כלל ראשון: אובייקט יישאר במנוחה או במצב תנועה אחיד אלא אם כן המצב הזה ישונה על ידי כוח חיצוני.
instagram viewer
• כלל שני: כוח שווה לשינוי המומנטום (מסה פעמים מהירות) לאורך זמן. במילים אחרות, קצב השינוי הוא ביחס ישר לכמות הכוח המופעלת.
• כלל שלישי: לכל פעולה בטבע יש תגובה שווה והפוכה.

יחד, שלושת העקרונות הללו שתיווה ניוטון מהווים את הבסיס למכניקה הקלאסית, המתארת ​​כיצד גופים מתנהגים פיזית תחת השפעת כוחות חיצוניים.

אלברט איינשטיין הציג את המשוואה המפורסמת שלו E = mc² בהגשת כתב העת משנת 1905 שכותרתה "על האלקטרודינמיקה של גופים נעים." העיתון הציג את תיאוריית היחסות המיוחדת שלו, המבוססת על שתי postulates:

• עקרון היחסות: חוקי הפיזיקה זהים לכל מסגרות ההתייחסות האינרדיאליות.
• עקרון הקביעות של מהירות האור: האור מתפשט תמיד דרך ואקום במהירות מוגדרת, שאינה תלויה במצב התנועה של הגוף הפולט.

העיקרון הראשון פשוט אומר שחוקי הפיזיקה חלים באופן שווה על כולם בכל הסיטואציות. העיקרון השני הוא החשוב יותר. הוא קובע כי מהירות האור בוואקום הוא קבוע. בשונה מכל צורות התנועה האחרות, היא לא נמדדת באופן שונה עבור משקיפים במסגרות התייחסות אינרציאליות שונות.

ה חוקי התרמודינמיקה הם למעשה ביטויים ספציפיים לחוק שימור האנרגיה ההמונית בהתייחס לתהליכים תרמודינמיים. השדה נחקר לראשונה בשנות ה -50 של המאה העשרים על ידי אוטו פון גריקקה בגרמניה ורוברט בויל ורוברט הוק בבריטניה. כל שלושת המדענים השתמשו במשאבות ואקום, ש von Guericke היה חלוץ, כדי לחקור את עקרונות הלחץ, הטמפרטורה והנפח.

• חוק האפס של התרמודינמיקה עושה את הרעיון של טמפרטורה אפשרי.
• החוק הראשון של התרמודינמיקה מדגים את הקשר בין אנרגיה פנימית, חום מוסף ועבודה בתוך מערכת.
• החוק השנישל התרמודינמיקה מתייחס לזרימת החום הטבעית במערכת סגורה.
• החוק השלישישל התרמודינמיקה קובע שאי אפשר ליצור א תהליך תרמודינמי זה יעיל לחלוטין.

שני חוקים בפיזיקה שולטים בקשר בין חלקיקים טעונים חשמליים לבין יכולתם ליצור כוח אלקטרוסטטי ושדות אלקטרוסטטיים.

• חוק קולומב נקרא על שם צ'רלס-אוגוסטין קולומב, חוקר צרפתי שעבד בשנות ה- 1700. הכוח בין שני מטעני נקודה הוא ביחס ישר לגודל כל מטען ויחס הפוך לריבוע המרחק בין מרכזיהם. אם לאובייקטים יש מטען זהה, חיובי או שלילי, הם ידחו זה את זה. אם יש להם חיובים הפוכים, הם ימשכו זה את זה.
• חוק גאוס נקרא בשם קרל פרידריך גאוס, מתמטיקאי גרמני שעבד בראשית המאה ה -19. חוק זה קובע כי זרימת הרשת של שדה חשמלי דרך משטח סגור פרופורציונלית לטעינה החשמלית הסגורה. גאוס הציע חוקים דומים הנוגעים למגנטיות ואלקטרומגנטיות בכללותה.

בתחום היחסות ו מכניקה קוואנטיתמדענים מצאו כי חוקים אלה עדיין חלים, אף על פי שפירושם דורש חידוש כלשהו, ​​וכתוצאה מכך תחומים כמו אלקטרוניקה קוונטית וכבידה קוונטית.