Fizica: concepte de bază, formule, legi. Legile de bază ale fizicii pe care o persoană trebuie să le cunoască

A fi interesat de lumea înconjurătoare și legile funcționării și dezvoltării sale sunt naturale și corecte. De aceea este rezonabil să se acorde atenție științelor naturale, de exemplu, fizicii, care explică însăși esența formării și dezvoltării universului. Legile fizice de bază sunt ușor de înțeles. Deja la o vârstă fragedă, școala introduce copiii la aceste principii.

Pentru mulți, această știință începe cu manualul "Fizica (gradul 7)". Conceptele de bază și legile mecanicii și termodinamicii se deschid în fața elevilor, se familiarizează cu nucleul principalelor legi fizice. Dar trebuie ca cunoștințele să fie limitate la o bancă școlară? Ce legi fizice ar trebui să știe toată lumea? Acest lucru va fi discutat mai târziu în articol.

Știința fizicii

Multe dintre nuanțele științei descrise sunt familiare tuturor de la începutul copilăriei. Și acest lucru se datorează faptului că, în esență, fizica este una din domeniile științei naturale. Este vorba de legile naturii, ale căror efecte afectează viața fiecăruia și, în multe privințe, o oferă și despre trăsăturile materiei, structura ei și legile mișcării.

Termenul "fizică" a fost înregistrat pentru prima dată de Aristotel în secolul al IV-lea î.Hr. Inițial, a fost sinonim cu conceptul de "filosofie". La urma urmelor, ambele științe au avut un singur scop - de a explica corect toate mecanismele funcționării universului. Dar deja în secolul al șaisprezecelea, ca urmare a revoluției științifice, fizica a devenit independentă.

Legea generală

Unele legi fundamentale ale fizicii sunt folosite în diverse ramuri ale științei. Pe lângă acestea, există și acelea care sunt în general considerate comune pentru întreaga natură. Este vorba despre legea conservării și transformării energiei.

Aceasta presupune că energia fiecărui sistem închis atunci când apar fenomene în el este invariabil conservată. Cu toate acestea, este capabil să se transforme într-o altă formă și să își modifice efectiv conținutul cantitativ în diferite părți ale sistemului menționat. În același timp, într-un sistem neînchis, energia scade, cu condiția ca energia oricăror corpuri și câmpuri care interacționează cu ea să crească.

În plus față de principiul general menționat mai sus, fizica conține conceptele, formulele, legile fundamentale necesare pentru interpretarea proceselor care apar în lumea înconjurătoare. Cercetarea lor poate fi o experiență incredibil de distractivă. Prin urmare, în acest articol, legile de bază ale fizicii vor fi examinate pe scurt și, pentru a le înțelege mai profund, este important să le acordăm atenția deplină.

mecanică

Mulți oameni de știință tineri descoperă legile de bază ale fizicii din clasele a VII-a și a IX-a ale școlii, unde se studiază mai bine ramura științei, cum ar fi mecanica. Principiile sale de bază sunt descrise mai jos.

1. Legea relativității lui Galileo (numită și legea mecanică a relativității sau baza mecanicii clasice). Esența principiului este că, în condiții similare, procesele mecanice în orice cadru inerțial de referință sunt complet identice.
2. Legea lui Hooke. Esența sa este că, cu cât este mai mare impactul asupra corpului elastic (arcul, tija, consola, fasciculul) din lateral, cu atât este mai mare deformarea acestuia.

Legile lui Newton (acestea sunt baza mecanicii clasice):

1. Principiul de inerție prevede că orice organism poate fi în repaus sau mișcare uniformă în linie dreaptă numai în cazul în care nici un alt organism în nici un fel afecta, sau altfel în cazul în care acestea sunt în nici un fel pentru a compensa efectul reciproc. Pentru a schimba viteza de deplasare, a organismului este necesar să se acționeze cu o anumită forță, și, desigur, feedback-ul este egal cu forța pe diferite dimensiuni corpului vor fi diferite, de asemenea.
2. Principala regularitate a dinamicii afirmă că cu cât forțele rezultante sunt mai mari care acționează în prezent asupra unui anumit corp, cu atât este mai mare accelerația obținută de acesta. Și, în consecință, cu cât greutatea corporală este mai mare, cu atât mai puțin acest indicator.
3. A treia lege a lui Newton afirmă că două corpuri sunt întotdeauna interacționează unele cu altele pe un model identic: forțele lor au aceeași natură, sunt echivalente ca mărime și să fie sigur de a avea direcția opusă de-a lungul unei linii drepte, care leagă corpul.
4. Principiul relativității afirmă că toate fenomenele care apar în aceleași condiții în cadrele inerțiale de referință trec absolut identic.

termodinamică

Un manual de școală care dezvăluie studenților legi de bază ("Fizica, gradul 7") le cunoaște cu elementele de bază ale termodinamicii. Discutăm pe scurt principiile sale de mai jos.

Legile termodinamicii, care sunt fundamentale în această ramură a științei, sunt de natură generală și nu sunt legate de detaliile structurii unei anumite substanțe la nivel atomic. Apropo, aceste principii sunt importante nu numai pentru fizică, ci și pentru chimie, biologie, inginerie aerospațială și așa mai departe.

De exemplu, în ramura numită există o regulă care nu dă o definiție logică, că într-un sistem închis, condițiile externe pentru care sunt neschimbate, se stabilește o stare de echilibru cu timpul. Iar procesele care continuă să se compenseze invariabil.

O altă regulă a termodinamicii confirmă tendința sistemului, care constă din numărul enorm de particule cu o mișcare aleatoare, o tranziție de la sine mai puțin probabil să stări ale sistemului într-o mai probabilă.

O lege Gay Lussac (numită și Legea gazelor) prevede că pentru o anumită masă de gaz într-un rezultat de presiune stabilă de împărțirea volumului său de temperatura absolută necesar devine constantă.

O altă regulă importantă a industriei - prima lege a termodinamicii, care se numește, de asemenea, principiul conservării și transformării energiei la un sistem termodinamic. Conform acestui fapt, orice cantitate de căldură, care a fost raportată la sistem, va fi cheltuită numai pe metamorfoza a energiei sale interne și o lucrare cu privire la orice forțe externe care acționează. Această regularitate a devenit baza pentru formarea unei scheme de funcționare a mașinilor termice.

O altă lege privind gazele este legea lui Charles. Se spune că cu cât este mai mare presiunea unei anumite mase a unui gaz ideal în condițiile menținerii unui volum constant, cu atât este mai mare temperatura.

electricitate

Deschide tinerii oameni de stiinta cu legi de baza interesante de fizica pentru clasa a 10-aa scolii. În acest moment, sunt studiate principalele principii ale naturii și legile acțiunii curentului electric, precum și alte nuanțe.

Legea lui Ampere, de exemplu, afirmă că conductorii conectate în paralel, prin care curge curent în aceeași direcție, în mod inevitabil atrase, iar în cazul în care direcția opusă curent, respectiv, sunt respinse. Uneori același nume este folosit pentru o lege fizică care determină forța care acționează într-un câmp magnetic existent pe o secțiune mică a unui conductor care conduce în prezent un curent. Se numește - puterea lui Ampere. Această descoperire a fost făcută de oamenii de știință în prima jumătate a secolului al XIX-lea (și anume în 1820).

Legea conservării taxelor este unul dintre principiile de bază ale naturii. Afirmă că suma algebrică a tuturor sarcinilor electrice care apar în orice sistem izolat electric este întotdeauna păstrată (devine constantă). În ciuda acestui fapt, principiul de mai sus nu exclude apariția unor noi particule încărcate în astfel de sisteme ca rezultat al anumitor procese. Cu toate acestea, sarcina electrică totală a tuturor particulelor nou formate trebuie neapărat să fie zero.

Legea Coulomb este una dintre cele mai importante în electrostatice. Acesta exprimă principiul forței de interacțiune dintre tarifele punctului fix și explică calculul cantitativ al distanței dintre ele. Legea Coulomb ne permite să fundamentăm principiile de bază ale electrodinamicii într-un mod experimental. Se precizează că taxele de punct fix interacționează în mod necesar cu o forță care este mai mare cu atât mai mare produsul magnitudini lor, și, în consecință, mai mici, cu atât mai mic cu pătratul distanței dintre aceste taxe și dielectric constant în care are loc interacțiunea descrisă.

Legea lui Ohm este unul dintre principiile de bază ale energiei electrice. Se spune că cu cât este mai mare rezistența unui curent electric constant care acționează asupra unei anumite secțiuni a circuitului, cu atât tensiunea este mai mare la capetele sale.

"Regula mâinii drepte" numit principiu care vă permite să determinați într-un anumit fel direcția în conductorul unui curent care se mișcă în condițiile câmpului magnetic. Pentru a face acest lucru, este necesar să plasați peria dreaptă astfel încât liniile inducției magnetice să atingă palma deschisă a mâinii și să trageți degetul mare în direcția mișcării conductorului. În acest caz, celelalte patru degete îndreptate vor determina direcția de mișcare a curentului de inducție.

De asemenea, acest principiu ajută la determinarea locației exacte a liniilor de inducție magnetică a unui conductor rectiliniu care conduce curent la un moment dat. Acesta este cazul: puneți degetul mare al mâinii drepte într-un mod care indică direcția curentului, și cu celelalte patru degete apucați conductorul. Localizarea acestor degete și va demonstra direcția exactă a liniilor de inducție magnetică.

Principiul inducției electromagnetice este o regularitate care explică funcționarea transformatoarelor, generatoarelor, motoarelor electrice. Această lege este după cum urmează: într-o buclă închisă, generată forța electromotoare Inducția este cea mai mare, cu atât este mai mare rata de schimbare a fluxului magnetic.

optică

Filiala "Optica" reflectă și o parte a curriculumului școlar (legile de bază ale fizicii: clasele 7-9). Prin urmare, aceste principii nu sunt la fel de greu de înțeles cum ar părea la prima vedere. Studiul lor aduce cu ei nu doar cunoștințe suplimentare, ci o mai bună înțelegere a realității din jur. Legile fundamentale ale fizicii, care pot fi atribuite domeniului opticii, sunt următoarele:

1. Principiul Guinness. Este o metodă care vă permite să determinați în mod eficient în fiecare fracție specifică a unei secunde poziția exactă a frontului undei. Esența ei este următoarea: toate punctele care se află în calea frontului de undă într-o anumită fracțiune de secundă, de fapt, ei înșiși devin surse de valuri sferice (secundare), în timp ce plasarea frontului de undă în aceeași fracțiune de secundă este identică cu suprafața , care pliculează toate valurile sferice (secundare). Acest principiu este folosit pentru a explica legile existente referitoare la refracția luminii și la reflecția ei.
2. Principiul Huygens-Fresnel reflectă o metodă eficientă de rezolvare a problemelor legate de propagarea valurilor. El ajută să explice problemele elementare asociate cu difracția luminii.
3. Legea reflecției valuri. Este aplicată în mod egal pentru reflecție în oglindă. Esența ei este faptul că ambele trage în jos fascicul și una care a fost reflectat și perpendicular construit din punctul de incidență sunt situate într-un singur plan. De asemenea, este important să ne amintim că, în acest caz, unghiul la care fasciculul incident este întotdeauna complet egal cu unghiul de refracție.
4. Principiul refracției luminii. Această schimbare în traiectoria mișcării unui val electromagnetic (luminos) în momentul mișcării dintr-un mediu omogen în altul, care diferă semnificativ de primul dintr-un număr de indicatori de refracție. Viteza difuziei luminii în ele este diferită.
5. Legea propagării luminii rectilinii. În esența sa, este o lege legată de domeniul opticii geometrice și este după cum urmează: în orice mediu omogen (indiferent de natura acesteia) lumina strict propagates într-o linie dreaptă, cea mai mică distanță. Această lege explică simplu și ușor formarea umbrei.

Atomică și fizică nucleară

Legile fundamentale ale fizicii cuantice, precum și fundamentele fizicii atomice și nucleare, sunt studiate în clasele superioare ale școlii secundare și ale instituțiilor de învățământ superior.

Astfel, postulatele lui Bohr sunt o serie de ipoteze de bază care au devenit baza teoriei. Esența sa constă în faptul că orice sistem atomic poate rămâne stabil numai în stările staționare. Orice radiație sau absorbție a energiei de către un atom apare în mod necesar folosind principiul, esența căruia este următoarea: radiația asociată cu transportul devine monocromatică.

Aceste postulate se referă la un curriculum școlar standard care studiază legile de bază ale fizicii (clasa a XI-a). Cunoștințele lor sunt obligatorii pentru absolvent.

Legile de bază ale fizicii pe care o persoană trebuie să le cunoască

Unele principii fizice, deși se referă la una dintre ramurile acestei științe, sunt totuși de natură generală și ar trebui să fie cunoscute de toată lumea. Să enumerăm legile fundamentale ale fizicii pe care o persoană ar trebui să le știe:

• Legea lui Archimedes (se referă la domeniile hidrotehnice și aerostatice). Aceasta implică faptul că un fel de forță de flotabilitate acționează asupra oricărui corp care a fost scufundat într-o substanță gazoasă sau într-un lichid, care este în mod necesar îndreptat vertical în sus. Această forță este întotdeauna numeric egală cu greutatea lichidului sau gazului deplasat de corp.
• O altă formulare a acestei legi este următoarea: un corp scufundat într-un gaz sau într-un lichid pierde în mod necesar greutatea la fel de mare ca masa lichidului sau gazului în care a fost scufundat. Această lege a devenit postulatul de bază al teoriei înotării corpurilor.
• Legea gravitației universale (descoperită de Newton). Esența ei constă în faptul că absolut tot corpul este în mod inevitabil atrași unul de celălalt cu o forță care este mai mare cu cât produsul maselor organelor și, în consecință, mai mici, mai mici pătratul distanței dintre ele.

Acestea sunt cele trei legi fundamentale ale fizicii pe care fiecare ar trebui să le cunoască, care vrea să înțeleagă mecanismul de funcționare al lumii înconjurătoare și particularitățile proceselor care apar în ea. Înțelegerea principiului acțiunii lor este destul de simplă.

Valoarea acestor cunoștințe

Legile de bază ale fizicii trebuie să fie în bagajele cunoașterii omului, indiferent de vârsta și tipul de activitate. Ele reflectă mecanismul existenței realității de astăzi și, în esență, sunt singura constantă într-o lume în continuă schimbare.

Legile de bază ale conceptelor de fizică oferă noi oportunități de a explora lumea înconjurătoare. Cunoștințele lor ne ajută să înțelegem mecanismul universului și mișcarea corpurilor cerești. Aceasta face ca nu ne spionează doar evenimentele și procesele de zi cu zi și permite să le realizeze. Atunci când o persoană înțelege în mod clar legile fundamentale ale fizicii, care este, tot ceea ce se întâmplă în jurul ei procese, acesta este capabil de a gestiona cel mai eficient mod, ceea ce face deschiderea și, prin urmare, ceea ce face viața mai confortabilă.

rezultate

Unii sunt forțați să studieze în profunzime legile fundamentale ale fizicii pentru examinarea unificată a statului, altele - în funcție de natura activității și altele - de curiozitatea științifică. Indiferent de scopurile studierii acestei științe, beneficiile cunoașterii nu pot fi supraevaluate. Nu este nimic mai satisfăcător decât înțelegerea mecanismelor de bază și a tiparelor de existență a lumii din jurul nostru.

Nu rămâneți indiferenți - dezvoltați-vă!