За прошедшие годы ученые обнаружили одну вещь: природа в целом более сложна, чем мы думаем. Законы физики считаются фундаментальными, хотя многие из них относятся к идеализированным или теоретическим системам, которые трудно воспроизвести в реальном мире.
Как и в других областях науки. науки, новые законы физики основываются на существующих законах и теоретических исследованиях или изменяют их. Теория относительности Альберта Эйнштейна, которую он разработал в начале 1900-х годов, основана на теориях, впервые разработанных более 200 лет назад сэром Исааком Ньютоном.
Закон Вселенская гравитация
Новаторская работа сэра Исаака Ньютона по физике была впервые опубликована в 1687 году в его книге «Математические принципы естественной философии», широко известной как «Принципы». В нем он изложил теории гравитации и движения. Его физический закон гравитации гласит, что объект притягивает другой объект прямо пропорционально их совокупной массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.
Три Законы движения
Три закона движения Ньютона, также найденные в «Принципах», управляют тем, как изменяется движение физических объектов. Они определяют фундаментальную взаимосвязь между ускорением объекта и силами, действующими на него.
- Первое правило : объект будет оставаться в покое или в однородном состоянии движения, если это состояние не будет изменено внешней силой.
- Второе правило : сила равна изменению количества движения (массы, умноженной на скорость) во времени. Другими словами, скорость изменения прямо пропорциональна величине приложенной силы.
- Третье правило : на каждое действие в природе существует равная и противоположная реакция.
Вместе эти три принципа, изложенные Ньютоном, составляют основу классической механики, которая описывает физическое поведение тел под влиянием внешних сил.
Сохранение массы и энергии
Альберт Эйнштейн представил свое знаменитое уравнение E = mc 2 в статье журнала 1905 года, озаглавленной «Об электродинамике движущихся тел». В статье представлена его специальная теория относительности, основанная на двух постулатах:
- Принцип относительности : Законы физики одинаковы для всех инерциальных систем отсчета.
- Принцип постоянства скорости света : свет всегда распространяется через вакуум с определенной скоростью, которая не зависит от состояния движения излучающего тела. .
Первый принцип просто гласит, что законы физики одинаково применимы ко всем во всех ситуациях. Второй принцип более важен. Он гласит, что скорость света в вакууме постоянна.. В отличие от всех других форм движения, оно не измеряется по-разному для наблюдателей в разных инерциальных системах отсчета.
Законы термодинамики
Законы термодинамики на самом деле являются конкретными проявлениями закона сохранения массы-энергии в том, что касается термодинамических процессов. Впервые это месторождение было исследовано в 1650-х годах Отто фон Герике в Германии и Робертом Бойлем и Робертом Гуком в Великобритании. Все трое ученых использовали вакуумные насосы, изобретенные фон Герике, для изучения принципов давления, температуры и объема.
- Нулевой закон термодинамики делает возможным понятие температуры.
- Первый закон термодинамики демонстрирует взаимосвязь между внутренней энергией и добавленным теплом. и работают в системе.
- Второй закон термодинамики относится к естественному потоку тепла в замкнутой системе .
- Третий закон термодинамики гласит, что невозможно создать термодинамический процесс, который был бы идеально эффективным.
Законы электростатики
Два закона физики регулируют взаимосвязь между электрически заряженными частицами и их способностью создавать электростатические силы и электростатические поля.
- Закон Кулона назван в честь Шарля-Огюстена Кулона, французского исследователя, работавшего в 1700-х годах. Сила между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна величине каждого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами. Если предметы имеют одинаковый заряд, положительный или отрицательный, они будут отталкиваться друг от друга. Если у них противоположные обвинения, они будут притягиваться друг к другу.
- Закон Гаусса назван в честь Карла Фридриха Гаусса, немецкого математика, работавшего в начале 19 века. Этот закон гласит, что чистый поток электрического поля через замкнутую поверхность пропорционален приложенному электрическому заряду. Гаусс предложил аналогичные законы, относящиеся к магнетизму и электромагнетизму в целом.
За пределами базовой физики
В области В области теории относительности и квантовой механики ученые обнаружили, что эти законы все еще применимы, хотя их интерпретация требует некоторых уточнений, что приводит к таким областям, как квантовая электроника и квантовая гравитация.