Įvadas į pagrindinius fizikos įstatymus

Bėgant metams vienas dalykas, kurį mokslininkai atrado, yra tas, kad gamta paprastai yra sudėtingesnė, nei mes ją vertiname. Fizikos dėsniai laikomi pagrindiniais, nors daugelis jų nurodo idealizuotas ar teorines sistemas, kurias sunku atkartoti realiame pasaulyje.

Kaip ir kitos mokslo sritys, nauji fizikos įstatymai remiasi arba modifikuoja galiojančius įstatymus ir teorinius tyrimus. Alberto Einšteino Reliatyvumo teorija, kurį jis sukūrė 1900-ųjų pradžioje, remiasi teorijomis, kurias pirmą kartą sukūrė seras Izaokas Newtonas daugiau nei 200 metų.

Sero Izaoko Newtono novatoriškas fizikos darbas pirmą kartą buvo paskelbtas 1687 m. jo knygoje „Gamtos filosofijos matematiniai principai, "paprastai žinomas kaip" Principia ". Jame jis išdėstė teorijas apie sunkumą ir judesį. Jo fizinis gravitacijos dėsnis teigiama, kad objektas pritraukia kitą objektą tiesiogine proporcija jų kombinuotajai masei ir yra atvirkščiai susijęs su atstumo tarp jų kvadratu.

Niutonas trys judesio dėsniai, taip pat aptinkamą „Principijoje“, reglamentuoja, kaip keičiasi fizinių objektų judesys. Jie apibūdina pagrindinį ryšį tarp pagreitis objekto ir pajėgos veikdamas pagal tai.

• Pirmoji taisyklė: Objektas liks ramybėje arba tolygiai judesio būsenoje, nebent tą būseną pakeistų išorinė jėga.
• Antroji taisyklė: Jėga lygi impulsų (masės ir greičio) pokyčiams laikui bėgant. Kitaip tariant, pokyčio greitis yra tiesiogiai proporcingas veikiamos jėgos dydžiui.
• Trečioji taisyklė: Kiekvienam gamtos veiksmui yra lygi ir priešinga reakcija.

Visi šie trys Niutono išdėstyti principai sudaro klasikinės mechanikos pagrindą, apibūdinantį, kaip kūnai fiziškai elgiasi veikiami išorinių jėgų.

Albertas Einšteinas pristatė savo garsiąją lygtį E = mc² 1905 m. pateiktame žurnale pavadinimu „Dėl judančių kūnų elektrodinamikos“. Straipsnyje buvo pristatyta jo specialiojo reliatyvumo teorija, pagrįsta dviem postulatais:

• Santykio principas: Fizikos dėsniai yra vienodi visiems inerciniams atskaitos kadrams.
• Šviesos greičio pastovumo principas: Šviesa visada sklinda vakuumu tam tikru greičiu, kuris nepriklauso nuo spinduliuojančio kūno judesio būklės.

Pirmasis principas tiesiog sako, kad fizikos dėsniai vienodai taikomi visiems visose situacijose. Antrasis principas yra svarbesnis. Jame numatyta, kad šviesos greitis vakuume yra pastovus. Skirtingai nuo visų kitų judesio formų, stebėtojų skirtingais inerciniais atskaitos kadrais jis nėra matuojamas skirtingai.

termodinamikos dėsniai iš tikrųjų yra specifinės masinės energijos išsaugojimo įstatymo apraiškos, susijusios su termodinaminiais procesais. Lauką pirmą kartą ištyrė 1650 m. Otto von Guericke Vokietijoje ir Robertas Boyle'as bei Robertas Hooke'as Didžiojoje Britanijoje. Visi trys mokslininkai slėgio, temperatūros ir tūrio principams ištirti naudojo vakuuminius siurblius, kurių pradininkas buvo von Guericke.

• Termodinamikos nulio įstatymas sukuria sąvoką temperatūra galima.
• Pirmasis termodinamikos dėsnis parodo ryšį tarp vidinės energijos, pridėtinės šilumos ir darbo sistemoje.
• Antrasis įstatymastermodinamikos susijęs su natūraliu šilumos srautu uždaroje sistemoje.
• Trečiasis įstatymastermodinamikos teigia, kad neįmanoma sukurti a termodinaminis procesas tai yra visiškai efektyvu.

Du fizikos dėsniai reglamentuoja ryšį tarp elektra įkrautų dalelių ir jų sugebėjimo kurti elektrostatinė jėga ir elektrostatiniai laukai.

• Kulono įstatymas yra pavadintas Charles-Augustin Coulomb, prancūzų tyrinėtojo, dirbančio 1700 m. Jėga tarp dviejų taškų krūvių yra tiesiogiai proporcinga kiekvieno krūvio dydžiui ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų centrų kvadratui. Jei objektai turi vienodą teigiamą ar neigiamą krūvį, jie atstumia vienas kitą. Jei jie turės priešingų mokesčių, jie pritrauks vienas kitą.
• Gauso dėsnis pavadintas Carlu Friedrichu Gausu, vokiečių matematiku, dirbusiu XIX amžiaus pradžioje. Šis įstatymas teigia, kad grynasis elektrinio lauko srautas per uždarą paviršių yra proporcingas uždaram elektros krūviui. Gaussas pasiūlė panašius įstatymus, susijusius su magnetizmu ir visu elektromagnetizmu.

Reliatyvumo ir Kvantinė mechanika, mokslininkai nustatė, kad šie įstatymai vis dar galioja, nors juos aiškinant reikia šiek tiek patobulinti, atsirandančius tokiose srityse kaip kvantinė elektronika ir kvantinė gravitacija.