Reglas básicas de la física. Las leyes de la física son las leyes de la vida.

Ninguna esfera de la actividad humana puede prescindir de las ciencias exactas. Y no importa cuán complejas sean las relaciones humanas, también se reducen a estas leyes. ofrece recordar las leyes de la física que una persona encuentra y experimenta todos los días de su vida.

La ley más simple pero más importante es La ley de la conservación y transformación de la energía..

La energía de cualquier sistema cerrado permanece constante para todos los procesos que ocurren en el sistema. Y estamos en un sistema tan cerrado y lo estamos. Aquellos. cuanto damos, tanto recibimos. Si queremos obtener algo, debemos dar la misma cantidad antes de eso. ¡Y nada más!

Y nosotros, por supuesto, queremos obtener un gran salario, pero no ir a trabajar. A veces se crea la ilusión de que “los tontos tienen suerte” y la felicidad cae sobre sus cabezas para muchos. Leer cualquier cuento de hadas. ¡Los héroes tienen que superar constantemente enormes dificultades! Luego nade en agua fría, luego en agua hirviendo.

Los hombres atraen la atención de las mujeres con el cortejo. Las mujeres, a su vez, cuidan de estos hombres y de los niños. Y así. Así que, si quieres conseguir algo, tómate la molestia de dar primero.

La fuerza de acción es igual a la fuerza de reacción.

Esta ley de la física refleja la anterior, en principio. Si una persona ha cometido un acto negativo, consciente o no, y luego recibió una respuesta, es decir, oposición. A veces, la causa y el efecto están separados en el tiempo, y no puedes entender de inmediato de dónde sopla el viento. Debemos, lo más importante, recordar que nada simplemente sucede.

La Ley de la Palanca.

Arquímedes exclamó: ¡Dadme un punto de apoyo y moveré la Tierra!". Se puede llevar cualquier peso si elige la palanca correcta. Siempre debe estimar cuánto tiempo se necesitará una palanca para lograr un objetivo en particular y sacar una conclusión por sí mismo, establecer prioridades: ¿necesita gastar tanto esfuerzo para crear la palanca correcta y mover este peso, o es más fácil dejarlo? solo y hacer otras actividades.

La regla de la barrena.

La regla es la que indica la dirección del campo magnético. Esta regla responde a la eterna pregunta: ¿quién tiene la culpa? Y señala que nosotros mismos tenemos la culpa de todo lo que nos pasa. Por insultante que sea, por difícil que sea, por injusto que parezca a primera vista, siempre debemos ser conscientes de que nosotros mismos fuimos la causa desde el principio.

ley de la uña.

Cuando una persona quiere clavar un clavo, no golpea en algún lugar cerca del clavo, golpea exactamente en la cabeza del clavo. Pero los clavos en sí mismos no se suben a las paredes. Siempre debes elegir el martillo adecuado para no romper el clavo con un mazo. Y al anotar, debe calcular el golpe para que el sombrero no se doble. Manténgalo simple, cuídense unos a otros. Aprende a pensar en tu prójimo.

Y finalmente, la ley de la entropía.

La entropía es una medida del desorden de un sistema. En otras palabras, cuanto más caos hay en el sistema, mayor es la entropía. Una formulación más precisa: en los procesos espontáneos que ocurren en los sistemas, la entropía siempre aumenta. Por regla general, todos los procesos espontáneos son irreversibles. Conducen a cambios reales en el sistema, y ​​es imposible devolverlo a su estado original sin gastar energía. Al mismo tiempo, es imposible repetir exactamente (100%) su estado inicial.

Para entender mejor de qué tipo de orden y desorden estamos hablando, hagamos un experimento. Vierta gránulos blancos y negros en un frasco de vidrio. Pongamos primero los negros, luego los blancos. Los gránulos se colocarán en dos capas: negro en la parte inferior, blanco en la parte superior: todo está en orden. Luego agita el frasco varias veces. Los gránulos se mezclarán uniformemente. Y por mucho que agitemos este tarro, es poco probable que logremos que los gránulos vuelvan a estar dispuestos en dos capas. ¡Aquí está, la entropía en acción!

Se considera ordenado el estado en el que los gránulos estaban dispuestos en dos capas. El estado en el que los gránulos se mezclan uniformemente se considera desordenado. ¡Se necesita casi un milagro para volver a un estado ordenado! O repetidos trabajos minuciosos con gránulos. Y casi no se necesita esfuerzo para causar estragos en un banco.

Llanta de carro. Cuando está inflado, tiene un exceso de energía libre. La rueda se puede mover, lo que significa que funciona. Este es el orden. ¿Qué pasa si pinchas una rueda? La presión en él caerá, la energía libre "se irá" al medio ambiente (se disipará) y esa rueda ya no podrá funcionar. Esto es caos. Para devolver el sistema a su estado original, es decir, para poner las cosas en orden, debe hacer mucho trabajo: pegar la cámara, montar la rueda, inflarla, etc., después de lo cual nuevamente es algo necesario que puede ser útil.

El calor se transfiere de un cuerpo caliente a uno frío, y no al revés. El proceso inverso es teóricamente posible, pero prácticamente nadie lo emprenderá, ya que se requerirán enormes esfuerzos, instalaciones y equipos especiales.

También en la sociedad. La gente está envejeciendo. Las casas se están derrumbando. Las rocas se hunden en el mar. Las galaxias están dispersas. Cualquier realidad que nos rodea tiende espontáneamente al desorden.

Sin embargo, la gente suele hablar del desorden como libertad: ¡No, no queremos orden! ¡Danos tal libertad que cada uno pueda hacer lo que quiera!» Pero cuando todos hacen lo que quieren, esto no es libertad, es caos. En nuestro tiempo, muchos alaban el desorden, promueven la anarquía, en una palabra, todo lo que destruye y divide. Pero la libertad no está en el caos, la libertad está precisamente en el orden.

Al organizar su vida, una persona crea una reserva de energía libre, que luego utiliza para implementar sus planes: trabajo, estudio, recreación, creatividad, deportes, etc. En otras palabras, se opone a la entropía. De lo contrario, ¿cómo podríamos haber acumulado tantos valores materiales en los últimos 250 años?

La entropía es una medida del desorden, una medida de la disipación irreversible de energía. A más entropía, más desorden. Una casa donde no vive nadie se está deteriorando. El hierro se oxida con el tiempo, el coche envejece. Las relaciones que a nadie le importan se romperán. Así es todo lo demás en nuestra vida, ¡absolutamente todo!

El estado natural de la naturaleza no es el equilibrio, sino un aumento de la entropía. Esta ley funciona inexorablemente en la vida de una persona. No necesita hacer nada para aumentar su entropía, esto sucede espontáneamente, según la ley de la naturaleza. Para reducir la entropía (desorden), debe hacer un gran esfuerzo. Esta es una especie de bofetada a las personas estúpidamente positivas (debajo de una piedra tendida y el agua no fluye), ¡de las cuales hay muchas!

Mantener el éxito requiere un esfuerzo constante. Si no nos desarrollamos, entonces nos degradamos. Y para mantener lo que teníamos antes, debemos hacer más hoy que ayer. Las cosas se pueden mantener en orden e incluso mejorar: si la pintura de una casa se ha desvanecido, se puede volver a pintar e incluso más hermosa que antes.

La gente debería tratar de "pacificar" el comportamiento destructivo arbitrario que prevalece en todas partes en el mundo moderno, tratar de reducir el estado de caos, que hemos dispersado hasta límites grandiosos. Y esta es una ley física, y no solo una charla sobre depresión y pensamientos negativos. Todo se desarrolla o se degrada.

Un organismo vivo nace, se desarrolla y muere, y nadie ha observado nunca que después de la muerte revive, se vuelve más joven y vuelve a la semilla o matriz. Cuando dicen que el pasado nunca regresa, entonces, por supuesto, se refieren, en primer lugar, a estos fenómenos vitales. El desarrollo de los organismos marca la dirección positiva de la flecha del tiempo, y el cambio de un estado del sistema a otro ocurre siempre en la misma dirección para todos los procesos sin excepción.

Valeriana Chupin

Fuente de información: Tchaikovsky.News

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La riqueza de la sociedad moderna está creciendo y crecerá cada vez más, principalmente a través del trabajo universal. El capital industrial fue la primera forma histórica de producción social, cuando el trabajo universal comenzó a ser intensamente explotado. Y primero, el que obtuvo gratis. La ciencia, como observó Marx, no cuesta nada al capital. De hecho, ni un solo capitalista pagó una recompensa a Arquímedes, Cardano, Galileo, Huygens o Newton por el uso práctico de sus ideas. Pero es precisamente el capital industrial el que, en escala masiva, comienza a explotar la tecnología mecánica y, por lo tanto, el trabajo general incorporado en ella. Marx K, Engels F. Soch., volumen 25, parte 1, pág. 116.

Introducción

1. Leyes de Newton

1.1. Ley de la inercia (primera ley de Newton)

1.2 Ley del movimiento

1.3. Ley de conservación de la cantidad de movimiento (Ley de conservación de la cantidad de movimiento)

1.4. Fuerzas de inercia

1.5. Ley de viscosidad

2.1. Leyes de la termodinámica

1. 
   Ley de la gravedad

3.2. interacción gravitacional

3.3. Mecánica celeste

1. 
   Fuertes campos gravitatorios

3.5. teorías clásicas modernas de la gravedad

Conclusión

Literatura

Introducción

Las leyes fundamentales de la física describen los fenómenos más importantes de la naturaleza y el universo. Nos permiten explicar e incluso predecir muchos fenómenos. Entonces, confiando solo en las leyes fundamentales de la física clásica (las leyes de Newton, las leyes de la termodinámica, etc.), la humanidad explora con éxito el espacio y envía naves espaciales a otros planetas.

Quiero considerar en este trabajo las leyes más importantes de la física y su relación. Las leyes más importantes de la mecánica clásica son las leyes de Newton, que son suficientes para describir fenómenos en el macrocosmos (sin tener en cuenta valores elevados de velocidad o masa, que se estudia en GR - Relatividad General, o SRT - Relatividad Especial).

1. 
   leyes de newton

leyes de newton de la mecanica - tres leyes que subyacen a la llamada. mecanica clasica. Formulado por I. Newton (1687). Primera ley: “Todo cuerpo continúa manteniéndose en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo hasta que es forzado por fuerzas aplicadas a cambiar este estado”. La segunda ley: "El cambio en el momento es proporcional a la fuerza impulsora aplicada y ocurre en la dirección de la línea recta a lo largo de la cual actúa esta fuerza". La tercera ley: "Siempre hay una reacción igual y opuesta a una acción, de lo contrario, las interacciones de dos cuerpos entre sí son iguales y dirigidas en direcciones opuestas".

1.1. Zako ́ nueve ́ rciones (Primera Ley Nueva ́ tono) : un cuerpo libre, que no se ve afectado por las fuerzas de otros cuerpos, está en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (el concepto de velocidad aquí se aplica al centro de masa del cuerpo en el caso de movimiento no traslacional). En otras palabras, los cuerpos se caracterizan por la inercia (del latín inercia - "inactividad", "inercia"), es decir, el fenómeno de mantener la velocidad si se compensan las influencias externas sobre ellos.

Los marcos de referencia en los que se cumple la ley de inercia se denominan marcos de referencia inerciales (ISR).

La ley de la inercia fue formulada por primera vez por Galileo Galilei, quien, después de muchos experimentos, concluyó que no se necesita una causa externa para que un cuerpo libre se mueva a una velocidad constante. Antes de esto, generalmente se aceptaba un punto de vista diferente (que se remonta a Aristóteles): un cuerpo libre está en reposo, y para moverse a una velocidad constante, es necesaria la aplicación de una fuerza constante.

Posteriormente, Newton formuló la ley de la inercia como la primera de sus tres famosas leyes.

Principio de relatividad de Galileo: en todos los marcos de referencia inerciales, todos los procesos físicos proceden de la misma manera. En un marco de referencia llevado a un estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme relativo a un marco de referencia inercial (condicionalmente “en reposo”), todos los procesos se desarrollan exactamente de la misma manera que en un marco en reposo.

Cabe señalar que el concepto de marco de referencia inercial es un modelo abstracto (algún objeto ideal considerado en lugar de un objeto real. Un cuerpo absolutamente rígido o un hilo sin peso sirven como ejemplos de un modelo abstracto), los marcos de referencia reales son siempre asociado con algún objeto y la correspondencia del movimiento realmente observado de los cuerpos en tales sistemas con los resultados de los cálculos será incompleta.

1.2 Ley del movimiento - una formulación matemática de cómo se mueve un cuerpo o cómo ocurre un movimiento de una forma más general.

En la mecánica clásica de un punto material, la ley del movimiento es tres dependencias de tres coordenadas espaciales en el tiempo, o la dependencia de una cantidad vectorial (vector de radio) en el tiempo, de la forma

La ley del movimiento se puede encontrar, dependiendo de la tarea, ya sea de las leyes diferenciales de la mecánica o de las leyes integrales.

Ley de la conservación de la energía - la ley básica de la naturaleza, que consiste en el hecho de que la energía de un sistema cerrado se conserva en el tiempo. En otras palabras, la energía no puede surgir de la nada y no puede desaparecer en la nada, solo puede pasar de una forma a otra.

La ley de conservación de la energía se encuentra en varias ramas de la física y se manifiesta en la conservación de varios tipos de energía. Por ejemplo, en la mecánica clásica, la ley se manifiesta en la conservación de la energía mecánica (la suma de las energías potencial y cinética). En termodinámica, la ley de conservación de la energía se denomina primera ley de la termodinámica y habla de la conservación de la energía en total con energía térmica.

Dado que la ley de conservación de la energía no se refiere a cantidades y fenómenos específicos, sino que refleja un patrón general que es aplicable en todas partes y siempre, es más correcto llamarlo no una ley, sino el principio de conservación de la energía.

Un caso especial - La ley de conservación de la energía mecánica - la energía mecánica de un sistema mecánico conservativo se conserva en el tiempo. En pocas palabras, en ausencia de fuerzas como la fricción (fuerzas disipativas), la energía mecánica no surge de la nada y no puede desaparecer en ningún lado.

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

La ley de conservación de la energía es una ley integral. Esto quiere decir que está constituido por la acción de leyes diferenciales y es una propiedad de su acción combinada. Por ejemplo, a veces se dice que la imposibilidad de crear una máquina de movimiento perpetuo se debe a la ley de conservación de la energía. Pero no lo es. De hecho, en cada proyecto de una máquina de movimiento perpetuo, se activa una de las leyes diferenciales y es él quien hace que el motor deje de funcionar. La ley de conservación de la energía simplemente generaliza este hecho.

Según el teorema de Noether, la ley de conservación de la energía mecánica es consecuencia de la homogeneidad del tiempo.

1.3. Zako ́ y guardar ́ y ́ pulso (Zako ́ y guardar ́ si ́ calidad del movimiento) afirma que la suma de los momentos de todos los cuerpos (o partículas) de un sistema cerrado es un valor constante.

A partir de las leyes de Newton, se puede demostrar que cuando se mueve en el espacio vacío, el impulso se conserva en el tiempo y, en presencia de interacción, la velocidad de su cambio está determinada por la suma de las fuerzas aplicadas. En la mecánica clásica, la ley de conservación del momento suele derivarse como consecuencia de las leyes de Newton. Sin embargo, esta ley de conservación también es cierta en los casos en que la mecánica newtoniana no es aplicable (física relativista, mecánica cuántica).

Como cualquiera de las leyes de conservación, la ley de conservación del impulso describe una de las simetrías fundamentales, la homogeneidad del espacio.

tercera ley de newton explica lo que les sucede a dos cuerpos que interactúan. Tomemos por ejemplo un sistema cerrado que consta de dos cuerpos. El primer cuerpo puede actuar sobre el segundo con alguna fuerza F12, y el segundo, sobre el primero con la fuerza F21. ¿Cómo se relacionan las fuerzas? La tercera ley de Newton establece que la fuerza de acción es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza de reacción. Hacemos hincapié en que estas fuerzas se aplican a diferentes cuerpos y, por lo tanto, no se compensan en absoluto.

La ley misma:

Los cuerpos actúan entre sí con fuerzas dirigidas a lo largo de la misma línea recta, de igual magnitud y dirección opuesta: .

1.4. Fuerzas de inercia

Las leyes de Newton, estrictamente hablando, son válidas solo en marcos de referencia inerciales. Si escribimos honestamente la ecuación de movimiento de un cuerpo en un marco de referencia no inercial, entonces diferirá en apariencia de la segunda ley de Newton. Sin embargo, a menudo, para simplificar la consideración, se introduce alguna "fuerza de inercia" ficticia, y luego estas ecuaciones de movimiento se reescriben en una forma muy similar a la segunda ley de Newton. Matemáticamente todo aquí es correcto (correcto), pero desde el punto de vista de la física, una nueva fuerza ficticia no puede ser considerada como algo real, como resultado de alguna interacción real. Hacemos hincapié una vez más: la "fuerza de inercia" es solo una parametrización conveniente de cómo las leyes del movimiento difieren en los marcos de referencia inerciales y no inerciales.

1.5. Ley de viscosidad

La ley de la viscosidad de Newton (fricción interna) es una expresión matemática que relaciona la tensión de la fricción interna τ (viscosidad) y el cambio en la velocidad del medio v en el espacio

(velocidad de deformación) para cuerpos fluidos (líquidos y gases):

donde el valor de η se denomina coeficiente de fricción interna o coeficiente dinámico de viscosidad (unidad CGS - poise). El coeficiente cinemático de viscosidad es el valor μ = η / ρ (la unidad CGS es Stokes, ρ es la densidad del medio).

La ley de Newton se puede obtener analíticamente mediante métodos de cinética física, donde la viscosidad suele considerarse simultáneamente con la conductividad térmica y la correspondiente ley de Fourier para la conductividad térmica. En la teoría cinética de los gases, el coeficiente de fricción interna se calcula mediante la fórmula

donde es la velocidad media del movimiento térmico de las moléculas, λ es el camino libre medio.

2.1. Leyes de la termodinámica

La termodinámica se basa en tres leyes, que se formulan sobre la base de datos experimentales y, por lo tanto, pueden aceptarse como postulados.

* 1ª ley de la termodinámica. Es una formulación de la ley generalizada de conservación de la energía para procesos termodinámicos. En su forma más simple, se puede escribir como δQ \u003d δA + d "U, donde dU es el diferencial total de la energía interna del sistema, y ​​δQ y δA son la cantidad elemental de calor y el trabajo elemental realizado en el sistema, respectivamente.Debe tenerse en cuenta que δA y δQ no pueden considerarse como diferenciales en el sentido habitual de este concepto.Desde el punto de vista de los conceptos cuánticos, esta ley se puede interpretar de la siguiente manera: dU es el cambio en la energía de un sistema cuántico dado, δA es el cambio en la energía del sistema debido al cambio en la población de los niveles de energía del sistema, y ​​δQ es el cambio en la energía del sistema cuántico debido al cambio en la estructura de niveles de energía.

* 2ª ley de la termodinámica: La segunda ley de la termodinámica excluye la posibilidad de crear una máquina de movimiento perpetuo del segundo tipo. Hay varias formulaciones diferentes, pero al mismo tiempo equivalentes, de esta ley. 1 - Postulado de Clausius. Un proceso en el que no ocurren otros cambios, excepto la transferencia de calor de un cuerpo caliente a uno frío, es irreversible, es decir, el calor no puede pasar de un cuerpo frío a uno caliente sin otros cambios en el sistema. Este fenómeno se denomina disipación o dispersión de energía. 2 - Postulado de Kelvin. El proceso en el que el trabajo se convierte en calor sin ningún otro cambio en el sistema es irreversible, es decir, es imposible convertir todo el calor tomado de una fuente con una temperatura uniforme en trabajo sin hacer otros cambios en el sistema.

* 3ra ley de la termodinámica: Teorema de Nernst: La entropía de cualquier sistema a temperatura cero absoluta siempre puede tomarse igual a cero

3.1. Ley de la gravedad

La gravedad (gravitación universal, gravitación) (del latín gravitas - "gravedad") es una interacción fundamental de largo alcance en la naturaleza, a la que están sujetos todos los cuerpos materiales. Según los datos modernos, es una interacción universal en el sentido de que, a diferencia de cualquier otra fuerza, da la misma aceleración a todos los cuerpos sin excepción, independientemente de su masa. Principalmente, la gravedad juega un papel decisivo a escala cósmica. El término gravedad también se usa como el nombre de una rama de la física que estudia la interacción gravitacional. La teoría física moderna más exitosa en la física clásica que describe la gravedad es la teoría general de la relatividad; la teoría cuántica de la interacción gravitatoria aún no se ha construido.

3.2. interacción gravitacional

La interacción gravitacional es una de las cuatro interacciones fundamentales en nuestro mundo. En el marco de la mecánica clásica, la interacción gravitacional se describe mediante la ley de gravitación universal de Newton, que establece que la fuerza de atracción gravitacional entre dos puntos materiales de masa m1 y m2, separados por una distancia R, es

Aquí G es la constante gravitatoria, igual a m³ / (kg s²). El signo menos significa que la fuerza que actúa sobre el cuerpo siempre tiene la misma dirección que el radio vector dirigido al cuerpo, es decir, la interacción gravitatoria siempre conduce a la atracción de cualquier cuerpo.

El campo de gravedad es potencial. Esto significa que es posible introducir la energía potencial de la atracción gravitatoria de un par de cuerpos, y esta energía no cambiará después de mover los cuerpos a lo largo de un contorno cerrado. La potencialidad del campo gravitatorio conlleva la ley de conservación de la suma de las energías cinética y potencial, y al estudiar el movimiento de los cuerpos en un campo gravitatorio, muchas veces simplifica mucho la solución. En el marco de la mecánica newtoniana, la interacción gravitacional es de largo alcance. Esto significa que no importa cómo se mueva un cuerpo masivo, en cualquier punto del espacio el potencial gravitatorio depende únicamente de la posición del cuerpo en un momento dado.

Grandes objetos espaciales: los planetas, las estrellas y las galaxias tienen una masa enorme y, por lo tanto, crean campos gravitatorios significativos. La gravedad es la fuerza más débil. Sin embargo, dado que opera a todas las distancias y todas las masas son positivas, es una fuerza muy importante en el universo. A modo de comparación: la carga eléctrica total de estos cuerpos es cero, ya que la sustancia en su conjunto es eléctricamente neutra. Además, la gravedad, a diferencia de otras interacciones, es universal en su efecto sobre toda la materia y la energía. No se han encontrado objetos que no tengan ninguna interacción gravitacional.

Debido a su naturaleza global, la gravedad es responsable de efectos a gran escala como la estructura de las galaxias, los agujeros negros y la expansión del Universo, y de los fenómenos astronómicos elementales: las órbitas de los planetas y de la atracción simple a la superficie de la Tierra y cuerpos que caen.

La gravedad fue la primera interacción descrita por una teoría matemática. En la antigüedad, Aristóteles creía que los objetos con diferentes masas caían a diferentes velocidades. Solo mucho más tarde, Galileo Galilei determinó experimentalmente que este no era el caso: si se elimina la resistencia del aire, todos los cuerpos aceleran por igual. La ley de la gravedad de Isaac Newton (1687) fue una buena descripción del comportamiento general de la gravedad. En 1915, Albert Einstein creó la Teoría General de la Relatividad, que describe con mayor precisión la gravedad en términos de la geometría del espacio-tiempo.

3.3. La mecánica celeste y algunas de sus funciones

La sección de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos en el espacio vacío únicamente bajo la influencia de la gravedad se denomina mecánica celeste.

La tarea más simple de la mecánica celeste es la interacción gravitacional de dos cuerpos en el espacio vacío. Este problema se resuelve analíticamente hasta el final; el resultado de su solución a menudo se formula en la forma de las tres leyes de Kepler.

A medida que aumenta el número de cuerpos que interactúan, el problema se vuelve mucho más complicado. Entonces, el ya famoso problema de los tres cuerpos (es decir, el movimiento de tres cuerpos con masas distintas de cero) no puede resolverse analíticamente de forma general. Con una solución numérica, la inestabilidad de las soluciones con respecto a las condiciones iniciales se establece con bastante rapidez. Cuando se aplica al sistema solar, esta inestabilidad hace imposible predecir el movimiento de los planetas en escalas que superan los cien millones de años.

En algunos casos especiales, es posible encontrar una solución aproximada. El más importante es el caso cuando la masa de un cuerpo es significativamente mayor que la masa de otros cuerpos (ejemplos: el sistema solar y la dinámica de los anillos de Saturno). En este caso, en una primera aproximación, podemos suponer que los cuerpos ligeros no interactúan entre sí y se mueven a lo largo de trayectorias keplerianas alrededor de un cuerpo masivo. Las interacciones entre ellos pueden tenerse en cuenta en el marco de la teoría de perturbaciones y promediarse a lo largo del tiempo. En este caso pueden surgir fenómenos no triviales como resonancias, atractores, aleatoriedad, etc. Un buen ejemplo de tales fenómenos es la estructura no trivial de los anillos de Saturno.

A pesar de los intentos de describir el comportamiento de un sistema de un gran número de cuerpos que se atraen de aproximadamente la misma masa, esto no es posible debido al fenómeno del caos dinámico.

3.4. Fuertes campos gravitatorios

En campos gravitatorios fuertes, al moverse a velocidades relativistas, comienzan a aparecer los efectos de la teoría general de la relatividad:

Desviación de la ley de la gravedad respecto a la newtoniana;

Retardo de potenciales asociados a la velocidad finita de propagación de perturbaciones gravitatorias; la aparición de ondas gravitacionales;

Efectos no lineales: las ondas gravitatorias tienden a interactuar entre sí, por lo que el principio de superposición de ondas en campos fuertes ya no es válido;

Cambiar la geometría del espacio-tiempo;

La aparición de agujeros negros;

3.5. teorías clásicas modernas de la gravedad

Debido al hecho de que los efectos cuánticos de la gravedad son extremadamente pequeños incluso en las condiciones experimentales y de observación más extremas, todavía no hay observaciones confiables de ellos. Las estimaciones teóricas muestran que, en la gran mayoría de los casos, uno puede limitarse a la descripción clásica de la interacción gravitatoria.

Existe una teoría clásica canónica moderna de la gravedad: la teoría general de la relatividad y muchas hipótesis que la refinan y teorías de diversos grados de desarrollo que compiten entre sí (consulte el artículo Teorías alternativas de la gravedad). Todas estas teorías dan predicciones muy similares dentro de la aproximación en la que actualmente se están realizando pruebas experimentales. Las siguientes son algunas de las principales, mejor desarrolladas o conocidas teorías de la gravedad.

La teoría de la gravedad de Newton se basa en el concepto de gravedad, que es una fuerza de largo alcance: actúa instantáneamente a cualquier distancia. Este carácter instantáneo de la acción es incompatible con el paradigma de campo de la física moderna y, en particular, con la teoría especial de la relatividad creada en 1905 por Einstein, inspirada en los trabajos de Poincaré y Lorentz. En la teoría de Einstein, ninguna información puede viajar más rápido que la velocidad de la luz en el vacío.

Matemáticamente, la fuerza gravitatoria de Newton se deriva de la energía potencial de un cuerpo en un campo gravitatorio. El potencial gravitatorio correspondiente a esta energía potencial obedece a la ecuación de Poisson, que no es invariante bajo las transformaciones de Lorentz. La razón de la no invariancia es que la energía en la teoría especial de la relatividad no es una cantidad escalar, sino que entra en el componente de tiempo del cuadrivector. La teoría vectorial de la gravedad resulta ser similar a la teoría del campo electromagnético de Maxwell y conduce a la energía negativa de las ondas gravitatorias, que está asociada con la naturaleza de la interacción: cargas similares (masas) en la gravedad se atraen y no se repelen, como en electromagnetismo. Por lo tanto, la teoría de la gravedad de Newton es incompatible con el principio fundamental de la teoría especial de la relatividad: la invariancia de las leyes de la naturaleza en cualquier marco de referencia inercial y la generalización vectorial directa de la teoría de Newton, propuesta por primera vez por Poincaré en 1905 en su trabajo "Sobre la dinámica del electrón", conduce a resultados físicamente insatisfactorios.

Einstein comenzó a buscar una teoría de la gravedad que fuera compatible con el principio de la invariancia de las leyes de la naturaleza con respecto a cualquier marco de referencia. El resultado de esta búsqueda fue la teoría general de la relatividad, basada en el principio de identidad de masa gravitatoria e inercial.

El principio de igualdad de las masas gravitacional e inercial

En la mecánica newtoniana clásica, hay dos conceptos de masa: el primero se refiere a la segunda ley de Newton y el segundo a la ley de la gravitación universal. La primera masa, inercial (o inercial), es la relación entre la fuerza no gravitatoria que actúa sobre el cuerpo y su aceleración. La segunda masa, gravitacional (o, como a veces se le llama, pesada), determina la fuerza de atracción del cuerpo por otros cuerpos y su propia fuerza de atracción. En términos generales, estas dos masas se miden, como se puede ver en la descripción, en diferentes experimentos, por lo que no tienen por qué ser proporcionales entre sí. Su estricta proporcionalidad nos permite hablar de una sola masa corporal tanto en interacciones no gravitatorias como gravitatorias. Mediante una adecuada elección de las unidades, estas masas pueden igualarse entre sí.

Isaac Newton propuso el principio en sí, y verificó experimentalmente la igualdad de masas con una precisión relativa de 10−3. A finales del siglo XIX, Eötvös llevó a cabo experimentos más sutiles, elevando la precisión de la verificación del principio a 10−9. Durante el siglo XX, las técnicas experimentales permitieron confirmar la igualdad de masas con una precisión relativa de 10−12-10−13 (Braginsky, Dicke, etc.).

A veces, el principio de igualdad de las masas gravitacional e inercial se denomina principio débil de equivalencia. Albert Einstein lo puso en la base de la teoría general de la relatividad.

El principio del movimiento a lo largo de las líneas geodésicas.

Si la masa gravitatoria es exactamente igual a la masa inercial, entonces en la expresión de la aceleración de un cuerpo, sobre el que solo actúan fuerzas gravitatorias, ambas masas se reducen. Por tanto, la aceleración del cuerpo, y por tanto su trayectoria, no depende de la masa y estructura interna del cuerpo. Si todos los cuerpos en el mismo punto del espacio reciben la misma aceleración, entonces esta aceleración puede estar asociada no con las propiedades de los cuerpos, sino con las propiedades del espacio mismo en ese punto.

Así, la descripción de la interacción gravitatoria entre cuerpos puede reducirse a una descripción del espacio-tiempo en el que se mueven los cuerpos. Es natural suponer, como hizo Einstein, que los cuerpos se mueven por inercia, es decir, de tal forma que su aceleración en su propio marco de referencia es cero. Las trayectorias de los cuerpos serán entonces líneas geodésicas, cuya teoría fue desarrollada por matemáticos allá por el siglo XIX.

Las propias líneas geodésicas se pueden encontrar especificando en el espacio-tiempo un análogo de la distancia entre dos eventos, tradicionalmente llamado intervalo o función mundial. El intervalo en el espacio tridimensional y el tiempo unidimensional (es decir, en el espacio-tiempo tetradimensional) viene dado por 10 componentes independientes del tensor métrico. Estos 10 números forman la métrica del espacio. Define la "distancia" entre dos puntos infinitamente cercanos del espacio-tiempo en diferentes direcciones. Las líneas geodésicas correspondientes a las líneas del mundo de los cuerpos físicos cuya velocidad es menor que la de la luz resultan ser las líneas del mayor tiempo propio, es decir, el tiempo medido por un reloj rígidamente sujeto al cuerpo siguiendo esta trayectoria.

Los experimentos modernos confirman el movimiento de los cuerpos a lo largo de las líneas geodésicas con la misma precisión que la igualdad de las masas gravitacional e inercial.

Conclusión

Algunas conclusiones interesantes se derivan inmediatamente de las leyes de Newton. Entonces, la tercera ley de Newton dice que, no importa cómo interactúen los cuerpos, no pueden cambiar su cantidad de movimiento total: surge la ley de conservación de la cantidad de movimiento. Además, es necesario exigir que el potencial de interacción de dos cuerpos dependa únicamente del módulo de la diferencia en las coordenadas de estos cuerpos U(|r1-r2|). Entonces surge la ley de conservación de la energía mecánica total de los cuerpos que interactúan:

Las leyes de Newton son las leyes básicas de la mecánica. Todas las demás leyes de la mecánica se pueden derivar de ellos.

Al mismo tiempo, las Leyes de Newton no son el nivel más profundo de formulación de la mecánica clásica. En el marco de la mecánica lagrangiana, solo existe una fórmula (registro de la acción mecánica) y un solo postulado (los cuerpos se mueven de tal manera que la acción es mínima), y de ahí se pueden derivar todas las leyes de Newton. Además, dentro del marco del formalismo lagrangiano, se pueden considerar fácilmente situaciones hipotéticas en las que la acción tiene alguna otra forma. En este caso, las ecuaciones de movimiento ya no se parecerán a las leyes de Newton, pero la mecánica clásica misma seguirá siendo aplicable...

Solución de las ecuaciones de movimiento

La ecuación F = ma (es decir, la segunda ley de Newton) es una ecuación diferencial: la aceleración es la segunda derivada de la coordenada con respecto al tiempo. Esto significa que la evolución de un sistema mecánico en el tiempo se puede determinar sin ambigüedades si se especifican sus coordenadas iniciales y velocidades iniciales. Tenga en cuenta que si las ecuaciones que describen nuestro mundo fueran ecuaciones de primer orden, fenómenos como la inercia, las oscilaciones y las ondas desaparecerían de nuestro mundo.

El estudio de las Leyes fundamentales de la física confirma que la ciencia se desarrolla progresivamente: cada etapa, cada ley descubierta es una etapa en desarrollo, pero no da respuestas definitivas a todas las preguntas.

Literatura:

1. 
   Gran Enciclopedia Soviética (Leyes de la Mecánica de Newton y otros artículos), 1977, “Enciclopedia Soviética”
2. 
   Enciclopedia en línea www.wikipedia.com

Agencia Federal para la Educación

GOU VPO Academia Estatal de Aviación de Rybinsk. P. A. Solovyova

Departamento de Física General y Técnica

ENSAYO

Tema: “Leyes fundamentales de la física”

Grupo ZKS-07

Profesor: Vasilyuk O.V.

helen czerski

Físico, oceanógrafo, presentador de programas de divulgación científica en la BBC.

Cuando se trata de física, presentamos algunas fórmulas, algo extraño e incomprensible, innecesario para una persona común. Es posible que hayamos oído algo sobre la mecánica cuántica y la cosmología. Pero entre estos dos polos está precisamente todo lo que conforma nuestra vida cotidiana: planetas y bocadillos, nubes y volcanes, burbujas e instrumentos musicales. Y todos están gobernados por un número relativamente pequeño de leyes físicas.

Constantemente podemos observar estas leyes en acción. Tome, por ejemplo, dos huevos, crudos y hervidos, gírelos y luego deténgase. El huevo cocido permanecerá inmóvil, el crudo comenzará a girar nuevamente. Esto se debe a que solo detuviste el caparazón y el líquido del interior continúa girando.

Esta es una clara demostración de la ley de conservación del momento angular. Simplificado, se puede formular de la siguiente manera: comenzando a girar alrededor de un eje constante, el sistema continuará girando hasta que algo lo detenga. Esta es una de las leyes fundamentales del universo.

Es útil no solo cuando necesita distinguir un huevo cocido de uno crudo. También se puede usar para explicar cómo el telescopio espacial Hubble, al no tener ningún soporte en el espacio, apunta la lente a una parte determinada del cielo. Solo tiene giroscopios giratorios en el interior, que esencialmente se comportan igual que un huevo crudo. El propio telescopio gira alrededor de ellos y, por lo tanto, cambia su posición. Resulta que la ley, que podemos probar en nuestra cocina, también explica el dispositivo de una de las tecnologías más destacadas de la humanidad.

Conociendo las leyes básicas que rigen nuestra vida diaria, dejamos de sentirnos impotentes.

Para entender cómo funciona el mundo que nos rodea, primero debemos entender sus conceptos básicos. Tenemos que entender que la física no es solo científicos extraños en laboratorios o fórmulas complicadas. Está justo frente a nosotros, disponible para todos.

Por dónde empezar, podrías pensar. Seguramente notaste algo extraño o incomprensible, pero en lugar de pensarlo, te dijiste que eres un adulto y no tienes tiempo para esto. Chersky aconseja no descartar tales cosas, sino comenzar con ellas.

Si no quiere esperar a que suceda algo interesante, ponga pasas en su refresco y vea qué sucede. Mira cómo se seca el café derramado. Toque la cuchara en el borde de la taza y escuche el sonido. Finalmente, intente dejar caer el sándwich para que no caiga con la mantequilla hacia abajo.

LEYES BÁSICAS DE LA FÍSICA

[ Mecánica | Termodinámica | Electricidad | Óptica | Física atómica]

ENERGÍAS DE LA LEY DE CONSERVACIÓN Y TRANSFORMACIÓN - la ley general de la naturaleza: la energía de cualquier sistema cerrado para todos los procesos que ocurren en el sistema permanece constante (conservada). La energía solo puede convertirse de una forma a otra y redistribuirse entre las partes del sistema. Para un sistema abierto, un aumento (disminución) de su energía es igual a una disminución (aumento) de la energía de los cuerpos y campos físicos que interactúan con él.

1. MECÁNICA

LEY DE ARQUÍMEDES - ley de la hidrostática y aeroestática: un cuerpo sumergido en un líquido o gas está sujeto a una fuerza de flotación dirigida verticalmente hacia arriba, numéricamente igual al peso del líquido o gas desplazado por el cuerpo, y aplicada en el centro de gravedad de la parte sumergida del cuerpo. FA= gV, donde r es la densidad del líquido o gas, V es el volumen de la parte sumergida del cuerpo. En caso contrario, se puede formular de la siguiente manera: un cuerpo sumergido en un líquido o gas pierde tanto peso como peso del líquido (o gas) desplazado por él. Entonces P= mg - FA Otro gr. científico Arquímedes en 212. ANTES DE CRISTO. Es la base de la teoría de los cuerpos nadadores.

LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL - Ley de gravitación de Newton: todos los cuerpos se atraen entre sí con una fuerza directamente proporcional al producto de las masas de estos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos: , donde M y m son las masas de los cuerpos que interactúan, R es la distancia entre estos cuerpos, G es la constante gravitacional (en SI G=6.67.10-11 N.m2/kg2.

PRINCIPIO DE RELATIVIDAD DE GALILEO, el principio mecánico de la relatividad - el principio de la mecánica clásica: en cualquier marco de referencia inercial, todos los fenómenos mecánicos proceden de la misma manera en las mismas condiciones. Casarse principio de relatividad

LEY DE GANCHO - la ley según la cual las deformaciones elásticas son directamente proporcionales a las influencias externas que las causan.

LEY DE CONSERVACIÓN DEL MOMENTO - la ley de la mecánica: el momento de cualquier sistema cerrado en todos los procesos que ocurren en el sistema permanece constante (conservado) y solo puede redistribuirse entre las partes del sistema como resultado de su interacción.

LEYES DE NEWTON - tres leyes subyacentes a la mecánica clásica newtoniana. 1ª ley (ley de la inercia): un punto material se encuentra en estado de movimiento o reposo rectilíneo y uniforme si sobre él no actúan otros cuerpos o se compensa la acción de estos cuerpos. 2ª ley (ley básica de la dinámica): la aceleración recibida por el cuerpo es directamente proporcional a la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo (). 3ª ley: dos puntos materiales interactúan entre sí por fuerzas de la misma naturaleza, iguales en magnitud y de dirección opuesta a lo largo de la línea recta que une estos puntos ().

PRINCIPIO DE LA RELATIVIDAD - uno de los postulados de la teoría de la relatividad, que establece que en cualquier marco de referencia inercial todos los fenómenos físicos (mecánicos, electromagnéticos, etc.) en las mismas condiciones proceden de la misma manera. Es la generalización de Galileo del principio de relatividad a todos los fenómenos físicos (excepto la gravedad).

2. FÍSICA MOLECULAR Y TERMODINÁMICA

LEY DE AVOGADRO - una de las leyes básicas de los gases ideales: volúmenes iguales de diferentes gases a la misma temperatura y presión contienen el mismo número de moléculas. Inaugurado en 1811 por los italianos. físico A. Avogadro (1776-1856).

LEY DE BOYLE-MARIOTTE - una de las leyes de un gas ideal: para una masa dada de un gas dado a una temperatura constante, el producto de presión y volumen es una constante. Fórmula: pV=const. Describe un proceso isotérmico.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: una de las leyes básicas de la termodinámica, según la cual es imposible un proceso periódico, cuyo único resultado es la realización de un trabajo equivalente a la cantidad de calor recibido del calentador. Otra formulación: es imposible un proceso cuyo único resultado es la transferencia de energía en forma de calor de un cuerpo menos calentado a uno más caliente. V.z.t. expresa la tendencia de un sistema que consta de un gran número de partículas que se mueven caóticamente a una transición espontánea de estados menos probables a estados más probables. Prohíbe la creación de una máquina de movimiento perpetuo del segundo tipo.

LEY DE GAY-LUSSAC - ley de los gases: para una masa dada de un gas dado a presión constante, la relación entre el volumen y la temperatura absoluta es un valor constante, donde \u003d 1/273 K-1 es el coeficiente de temperatura de expansión del volumen.

LEY DE DALTON - una de las leyes básicas de los gases: la presión de una mezcla de gases ideales que no interactúan químicamente es igual a la suma de las presiones parciales de estos gases.

LEY DE PASCAL - la ley básica de la hidrostática: la presión producida por fuerzas externas en la superficie de un líquido o gas se transmite por igual en todas las direcciones.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: una de las leyes básicas de la termodinámica, que es la ley de conservación de la energía para un sistema termodinámico: la cantidad de calor Q comunicada al sistema se gasta en cambiar la energía interna del sistema U y realizar el trabajo A contra fuerzas externas por el sistema. Fórmula: Q=U+A. Es la base del funcionamiento de los motores térmicos.

LEY DE CHARLES: una de las principales leyes de los gases: la presión de una masa dada de un gas ideal a un volumen constante es directamente proporcional a la temperatura: donde p0 es la presión a 00C, \u003d 1/273.15 K-1 es la temperatura coeficiente de presión.

3. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LEY AMPERA - la ley de interacción de dos conductores con corrientes; Los conductores paralelos con corrientes en la misma dirección se atraen y con corrientes en la dirección opuesta se repelen. Arizona. también llamada ley que determina la fuerza que actúa en un campo magnético sobre un pequeño segmento de un conductor que lleva corriente. Inaugurado en 1820 SOY. Amperio.

LEY DE JOUL-LENTZ - una ley que describe el efecto térmico de la corriente eléctrica. Según D. - L.z. la cantidad de calor liberado en el conductor cuando una corriente continua lo atraviesa es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo de paso.

LEY DE CONSERVACIÓN DE CARGA - una de las leyes fundamentales de la naturaleza: la suma algebraica de cargas eléctricas de cualquier sistema eléctricamente aislado permanece sin cambios. En un sistema eléctricamente aislado Z.s.z. permite la aparición de nuevas partículas cargadas (por ejemplo, durante la disociación electrolítica, la ionización de gases, la formación de pares partícula-antipartícula, etc.), pero la carga eléctrica total de las partículas que han aparecido debe ser siempre igual a cero.

LEY de Coulomb: la ley básica de la electrostática, que expresa la dependencia de la fuerza de interacción de dos cargas puntuales fijas con la distancia entre ellas: dos cargas puntuales fijas interactúan con una fuerza directamente proporcional al producto de las magnitudes de estas cargas e inversamente proporcional a el cuadrado de la distancia entre ellos y la permitividad del medio en el que se encuentran las cargas. En SI se parece a: . El valor es numéricamente igual a la fuerza que actúa entre dos cargas puntuales fijas de 1 C cada una, situadas en el vacío a una distancia de 1 m entre sí. Kz es una de las fundamentaciones experimentales de la electrodinámica.

REGLA DE LA MANO IZQUIERDA - una regla que determina la dirección de la fuerza que actúa sobre un conductor con corriente en un campo magnético (o una partícula cargada en movimiento). Dice: si la mano izquierda se coloca de modo que los dedos extendidos muestren la dirección de la corriente (velocidad de la partícula) y las líneas de fuerza del campo magnético (líneas de inducción magnética) entren en la palma, entonces el pulgar retraído indicará la dirección de la fuerza que actúa sobre el conductor (partícula positiva; en el caso de una partícula negativa, la dirección de la fuerza es opuesta).

REGLA DE LENTZ (LEY) - una regla que determina la dirección de las corrientes de inducción que ocurren durante la inducción electromagnética. Según L. p. la corriente inductiva siempre tiene una dirección tal que su propio flujo magnético compensa los cambios en el flujo magnético externo que provocó esta corriente. LP - una consecuencia de la ley de conservación de la energía.

LEY DE OHMA - una de las leyes básicas de la corriente eléctrica: la fuerza de la corriente eléctrica continua en una sección del circuito es directamente proporcional al voltaje en los extremos de esta sección e inversamente proporcional a su resistencia. Válido para conductores metálicos y electrolitos, cuya temperatura se mantiene constante. En el caso de un circuito completo, se formula de la siguiente manera: la fuerza de la corriente eléctrica continua en el circuito es directamente proporcional a la fem de la fuente de corriente e inversamente proporcional a la impedancia del circuito eléctrico.

REGLA DE LA MANO DERECHA - una regla que determina 1) la dirección de la corriente de inducción en un conductor que se mueve en un campo magnético: si la palma de la mano derecha se coloca de modo que incluya líneas de inducción magnética, y el pulgar doblado se dirige a lo largo el movimiento

conductor, luego cuatro dedos extendidos mostrarán la dirección de la corriente de inducción; 2) la dirección de las líneas de inducción magnética de un conductor rectilíneo con corriente: si el pulgar de la mano derecha se coloca en la dirección de la corriente, entonces la dirección de agarrar el conductor con cuatro dedos mostrará la dirección de las líneas de inducción magnética.

LEYES DE FARADAY - las leyes básicas de la electrólisis. Primera ley de Faraday: la masa de la sustancia liberada sobre el electrodo durante el paso de una corriente eléctrica es directamente proporcional a la cantidad de electricidad (carga) que ha pasado a través del electrolito (m=kq=kIt). Segunda FZ: la relación de las masas de varias sustancias que sufren transformaciones químicas en los electrodos cuando las mismas cargas eléctricas atraviesan el electrolito es igual a la relación de equivalentes químicos. Instalado en 1833-34 por M. Faraday. La ley generalizada de electrólisis tiene la forma: , donde M es la masa molar (atómica), z es la valencia, F es la constante de Faraday. Fp es igual al producto de la carga eléctrica elemental y la constante de Avogadro. F=e.NA. Determina la carga, cuyo paso a través del electrolito conduce a la liberación de 1 mol de una sustancia monovalente en el electrodo. F=(96484.56 0.27) células/mol. El nombre de M. Faraday.

LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA - una ley que describe el fenómeno de la aparición de un campo eléctrico cuando cambia el campo magnético (el fenómeno de la inducción electromagnética): la fuerza electromotriz de la inducción es directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético. El coeficiente de proporcionalidad está determinado por el sistema de unidades, el signo es la regla de Lenz. La fórmula en SI es: donde Ф es el cambio en el flujo magnético y t es el intervalo de tiempo durante el cual ocurrió este cambio. Descubierto por M. Faraday.

4. ÓPTICA

PRINCIPIO DE HUYGENS: un método que le permite determinar la posición del frente de onda en cualquier momento. Según g.p. todos los puntos a través de los cuales pasa el frente de onda en el tiempo t son fuentes de ondas esféricas secundarias, y la posición deseada del frente de onda en el tiempo t t coincide con la superficie que envuelve todas las ondas secundarias. Permite explicar las leyes de reflexión y refracción de la luz.

HUYGENS - FRESNEL - PRINCIPIO - un método aproximado para resolver problemas de propagación de ondas. G.-F. El artículo dice: en cualquier punto fuera de una superficie cerrada arbitraria, cubriendo una fuente puntual de luz, la onda de luz excitada por esta fuente puede representarse como el resultado de la interferencia de ondas secundarias emitidas por todos los puntos de la superficie cerrada especificada. Le permite resolver los problemas más simples de difracción de la luz.

REFLEXIÓN DE LA LEY DE LA ONDA: el rayo incidente, el rayo reflejado y la perpendicular elevada al punto de incidencia del rayo se encuentran en el mismo plano, y el ángulo de incidencia es igual al ángulo de refracción. La ley es válida para el reflejo del espejo.

REFRACCIÓN DE LA LUZ - un cambio en la dirección de propagación de la luz (onda electromagnética) durante la transición de un medio a otro, que difiere del primer índice de refracción. Para la refracción se cumple la ley: el haz incidente, el haz refractado y la perpendicular elevada al punto de incidencia del haz se encuentran en el mismo plano, y para estos dos medios, la relación del seno del ángulo de incidencia a el seno del ángulo de refracción es un valor constante, llamado índice de refracción relativo del segundo medio con respecto al primero.

LEY DE DISTRIBUCIÓN RECTILÍNEA DE LA LUZ - la ley de la óptica geométrica, que consiste en el hecho de que en un medio homogéneo la luz se propaga en línea recta. Explica, por ejemplo, la formación de sombra y penumbra.

6. FÍSICA ATÓMICA Y NUCLEAR.

POSTULADOS DE BOHR - los principales supuestos introducidos sin demostración por N.Bohr y que subyacen a la TEORÍA DE BOHR: 1) Un sistema atómico es estable sólo en estados estacionarios que corresponden a una secuencia discreta de valores de energía atómica. Cada cambio en esta energía está asociado con una transición completa del átomo de un estado estacionario a otro. 2) La absorción y emisión de energía por parte de un átomo se produce según la ley según la cual la radiación asociada a la transición es monocromática y tiene una frecuencia: h = Ei-Ek, donde h es la constante de Planck, y Ei y Ek son las energías del átomo en estados estacionarios

Analicemos esto un poco. Lo que Snow quiso decir al decir que no puedes ganar es que, dado que la materia y la energía se conservan, no puedes ganar una sin perder la otra (es decir, E=mc²). También significa que necesita suministrar calor para hacer funcionar el motor, pero en ausencia de un sistema perfectamente cerrado, algo de calor inevitablemente se escapará al mundo abierto, lo que lleva a la segunda ley.

La segunda ley - las pérdidas son inevitables - significa que debido al aumento de la entropía, no se puede volver al estado de energía anterior. La energía concentrada en un lugar siempre tenderá a lugares de menor concentración.

Finalmente, la tercera ley, no puedes salir del juego, se refiere a la temperatura teóricamente más baja posible, menos 273,15 grados centígrados. Cuando el sistema llega al cero absoluto, el movimiento de las moléculas se detiene, lo que significa que la entropía alcanzará su valor más bajo y ni siquiera habrá energía cinética. Pero en el mundo real es imposible alcanzar el cero absoluto, solo muy cerca de él.

Fuerza de Arquímedes

Después de que el antiguo griego Arquímedes descubriera su principio de flotabilidad, supuestamente gritó "¡Eureka!" (¡Encontrado!) y corrió desnudo por Siracusa. Así dice la leyenda. El descubrimiento fue muy importante. La leyenda también dice que Arquímedes descubrió el principio cuando notó que el agua de la bañera sube cuando se sumerge un cuerpo en ella.

De acuerdo con el principio de flotabilidad de Arquímedes, la fuerza que actúa sobre un objeto sumergido o parcialmente sumergido es igual a la masa de fluido que el objeto desplaza. Este principio es de suma importancia en los cálculos de densidad, así como en el diseño de submarinos y otras embarcaciones oceánicas.

Evolución y selección natural

Ahora que hemos establecido algunos de los conceptos básicos de cómo comenzó el universo y cómo las leyes físicas afectan nuestra vida diaria, dirijamos nuestra atención a la forma humana y descubramos cómo llegamos a este punto. Según la mayoría de los científicos, toda la vida en la Tierra tiene un ancestro común. Pero para formar una diferencia tan grande entre todos los organismos vivos, algunos de ellos tuvieron que convertirse en una especie separada.

En un sentido general, esta diferenciación se ha producido en el proceso de evolución. Las poblaciones de organismos y sus rasgos han pasado por mecanismos como las mutaciones. Aquellos con más rasgos de supervivencia, como las ranas marrones que se camuflan en los pantanos, fueron seleccionados naturalmente para sobrevivir. De ahí viene el término selección natural.

Puedes multiplicar estas dos teorías por muchas, muchas veces y, de hecho, Darwin lo hizo en el siglo XIX. La evolución y la selección natural explican la enorme diversidad de vida en la Tierra.

La teoría general de la relatividad de Albert Einstein fue, y sigue siendo, un descubrimiento importante que cambió para siempre nuestra visión del universo. El principal avance de Einstein fue la declaración de que el espacio y el tiempo no son absolutos, y que la gravedad no es solo una fuerza aplicada a un objeto o masa. Más bien, la gravedad tiene que ver con el hecho de que la masa deforma el espacio y el tiempo mismo (espacio-tiempo).

Para que esto tenga sentido, imagine que está conduciendo a través de la Tierra en línea recta en dirección este desde, digamos, el hemisferio norte. Después de un tiempo, si alguien quiere determinar con precisión su ubicación, estará mucho más al sur y al este de su posición original. Esto se debe a que la tierra es curva. Para conducir en línea recta hacia el este, debe tener en cuenta la forma de la Tierra y conducir en un ángulo ligeramente hacia el norte. Compara una pelota redonda y una hoja de papel.

El espacio es más o menos el mismo. Por ejemplo, será obvio para los pasajeros de un cohete que vuela alrededor de la Tierra que están volando en línea recta en el espacio. Pero en realidad, el espacio-tiempo a su alrededor se está curvando bajo la fuerza de la gravedad de la Tierra, lo que hace que avancen y permanezcan en la órbita terrestre.

La teoría de Einstein tuvo un gran impacto en el futuro de la astrofísica y la cosmología. Explicó una anomalía pequeña e inesperada en la órbita de Mercurio, mostró cómo se desvía la luz de las estrellas y sentó las bases teóricas de los agujeros negros.

Principio de incertidumbre de Heisenberg

La expansión de la relatividad de Einstein nos enseñó más sobre cómo funciona el universo y ayudó a sentar las bases para la física cuántica, lo que llevó a una vergüenza completamente inesperada de la ciencia teórica. En 1927, la comprensión de que todas las leyes del universo son flexibles en un determinado contexto llevó al sorprendente descubrimiento del científico alemán Werner Heisenberg.

Postulando su principio de incertidumbre, Heisenberg se dio cuenta de que era imposible conocer dos propiedades de una partícula simultáneamente con un alto nivel de precisión. Puede conocer la posición de un electrón con un alto grado de precisión, pero no su momento, y viceversa.

Más tarde, Niels Bohr hizo un descubrimiento que ayudó a explicar el principio de Heisenberg. Bohr descubrió que el electrón tiene las cualidades tanto de una partícula como de una onda. El concepto se conoció como dualidad onda-partícula y formó la base de la física cuántica. Por tanto, cuando medimos la posición de un electrón, lo definimos como una partícula en un punto determinado del espacio con una longitud de onda indefinida. Cuando medimos el momento, consideramos al electrón como una onda, lo que significa que podemos conocer la amplitud de su longitud, pero no la posición.