Osnovna pravila fizike. Zakoni fizike su zakoni života

Niti jedno područje ljudske djelatnosti ne može bez egzaktnih znanosti. I koliko god ljudski odnosi bili složeni, oni se također svode na te zakonitosti. nudi prisjetiti se zakona fizike s kojima se čovjek susreće i doživljava svaki dan u životu.

Najjednostavniji, ali najvažniji zakon je Zakon održanja i transformacije energije.

Energija bilo kojeg zatvorenog sustava ostaje konstantna za sve procese koji se odvijaju u sustavu. I mi smo u takvom zatvorenom sustavu i jesmo. Oni. koliko dajemo, toliko i dobivamo. Ako želimo nešto dobiti, moramo dati isti iznos prije toga. I nista vise!

I mi, naravno, želimo dobiti veliku plaću, ali ne ići na posao. Ponekad se stvara iluzija da su "budale sretnice" i da se mnogima sreća obije o glavu. Pročitajte bilo koju bajku. Heroji stalno moraju prevladavati ogromne poteškoće! Zatim plivajte u hladnoj vodi, a zatim u kipućoj vodi.

Muškarci privlače pažnju žena udvaranjem. Žene se pak brinu o tim muškarcima i djeci. I tako dalje. Dakle, ako želite nešto dobiti, potrudite se prvo dati.

Sila akcije jednaka je sili reakcije.

Ovaj zakon fizike odražava prethodni, u načelu. Ako je osoba počinila negativan čin - svjestan ili ne - i zatim dobila odgovor, tj. protivljenje. Ponekad su uzrok i posljedica vremenski razdvojeni i ne možete odmah shvatiti odakle vjetar puše. Moramo, što je najvažnije, zapamtiti da se ništa ne događa jednostavno.

Zakon poluge.

Arhimed je uzviknuo: Daj mi oslonac i pomaknut ću Zemlju!". Bilo koja težina se može nositi ako odaberete pravu polugu. Uvijek trebate procijeniti koliko dugo će poluga biti potrebna za postizanje određenog cilja i izvući zaključak za sebe, postaviti prioritete: trebate li uložiti toliko truda da napravite pravu polugu i pomaknete ovu težinu ili je lakše otići samo i obavljati druge aktivnosti.

Gimlet pravilo.

Pravilo je ono koje pokazuje smjer magnetskog polja. Ovo pravilo odgovara na vječno pitanje: tko je kriv? I ističe kako smo za sve što nam se događa sami krivi. Koliko god to bilo uvredljivo, koliko god bilo teško, koliko god na prvi pogled izgledalo nepravedno, uvijek moramo biti svjesni da smo sami bili uzrok od samog početka.

zakon čavla.

Kad čovjek želi zakucati čavao, ne kuca negdje blizu čavala, kuca točno u glavu čavala. Ali sami nokti se ne penju u zidove. Uvijek morate odabrati pravi čekić kako ne biste slomili čavao maljem. A kod bodovanja treba izračunati udarac da se šešir ne savije. Budite jednostavni, pazite jedni na druge. Naučite misliti na bližnjega.

I na kraju, zakon entropije.

Entropija je mjera neuređenosti sustava. Drugim riječima, što je više kaosa u sustavu, to je veća entropija. Preciznija formulacija: u spontanim procesima koji se odvijaju u sustavima, entropija uvijek raste. U pravilu, svi spontani procesi su nepovratni. Oni dovode do stvarnih promjena u sustavu, a bez utroška energije nemoguće ga je vratiti u prvobitno stanje. Istodobno, nemoguće je točno (100%) ponoviti njegovo početno stanje.

Da bismo bolje razumjeli o kakvom je redu i neredu riječ, postavimo pokus. Crno-bijele pelete uspite u staklenu posudu. Stavimo prvo crne, pa onda bijele. Peleti će biti raspoređeni u dva sloja: crni na dnu, bijeli na vrhu - sve je u redu. Zatim nekoliko puta protresite staklenku. Peleti će se ravnomjerno izmiješati. I koliko god mi onda tu teglu mućkali, teško da ćemo uspjeti postići da se kuglice opet poslože u dva sloja. Evo ga, entropija na djelu!

Stanje kada su kuglice bile raspoređene u dva sloja smatra se uređenim. Stanje kada su peleti ravnomjerno izmiješani smatra se nesređenim. Za povratak u uređeno stanje potrebno je gotovo čudo! Ili ponovni mukotrpan rad s peletima. I ne treba gotovo nimalo truda da se napravi kaos u banci.

Kotač automobila. Kada je napuhan, ima višak slobodne energije. Kotač se može pomicati, što znači da radi. Ovo je red. Što ako probušite kotač? Tlak u njemu će pasti, slobodna energija će "otići" u okolinu (raspršiti se), i takav kotač više neće moći raditi. Ovo je kaos. Za vraćanje sustava u prvobitno stanje, tj. da biste stvari doveli u red, morate napraviti puno posla: zalijepiti kameru, montirati kotač, pumpati ga itd., nakon čega je to opet neophodna stvar koja može biti korisna.

Toplina se prenosi s vrućeg tijela na hladno, a ne obrnuto. Obrnuti proces je teoretski moguć, ali praktički se nitko neće poduzeti da to učini, jer će biti potrebni ogromni napori, posebne instalacije i oprema.

Također u društvu. Ljudi stare. Kuće se ruše. Stijene tonu u more. Galaksije su raštrkane. Svaka stvarnost koja nas okružuje spontano teži neredu.

Međutim, ljudi često govore o neredu kao slobodi: Ne, ne želimo red! Dajte nam takvu slobodu da svatko može raditi što hoće!» Ali kad svatko radi što hoće, to nije sloboda – ovo je kaos. U naše vrijeme mnogi hvale nered, promiču anarhiju – jednom riječju, sve što uništava i dijeli. Ali sloboda nije u kaosu, sloboda je upravo u redu.

Organizirajući svoj život, osoba stvara rezervu slobodne energije, koju zatim koristi za provedbu svojih planova: rad, učenje, rekreacija, kreativnost, sport itd. Drugim riječima, suprotstavlja se entropiji. Inače, kako smo mogli akumulirati tolike materijalne vrijednosti u proteklih 250 godina?!

Entropija je mjera nereda, mjera nepovratne disipacije energije. Što više entropije, to više nereda. Kuća u kojoj nitko ne živi propada. Željezo s vremenom hrđa, auto stari. Odnosi do kojih nitko ne mari će se prekinuti. Kao i sve ostalo u našem životu, apsolutno sve!

Prirodno stanje prirode nije ravnoteža, već povećanje entropije. Ovaj zakon neumoljivo djeluje u životu jedne osobe. On ne treba ništa učiniti da poveća svoju entropiju, to se događa spontano, po zakonu prirode. Da bi se entropija (poremećaj) smanjila potrebno je jako puno truda. Ovo je svojevrsni šamar glupo pozitivnim ljudima (ispod ležećeg kamena i voda ne teče), kojih ima jako puno!

Održavanje uspjeha zahtijeva stalni napor. Ako se ne razvijamo, onda degradiramo. A da bismo zadržali ono što smo imali prije, danas moramo učiniti više nego jučer. Stvari se mogu održavati u redu, pa čak i poboljšati: ako je boja na kući izblijedjela, može se ponovno obojati, i to još ljepša nego prije.

Ljudi bi trebali pokušati “smiriti” proizvoljno destruktivno ponašanje koje prevladava posvuda u suvremenom svijetu, pokušati smanjiti stanje kaosa kojega smo raspršili do grandioznih granica. I to je fizikalni zakon, a ne samo brbljanje o depresiji i negativnom razmišljanju. Sve se ili razvija ili degradira.

Živi organizam se rađa, razvija i umire, a nitko nikada nije primijetio da nakon smrti oživljava, postaje mlađi i vraća se u sjeme ili maternicu. Kada kažu da se prošlost nikad ne vraća, onda, naravno, prije svega misle na te vitalne pojave. Razvoj organizama postavlja pozitivan smjer strelice vremena, a promjena iz jednog stanja sustava u drugo događa se uvijek u istom smjeru za sve procese bez iznimke.

Valerijana Chupina

Izvor informacija: Čajkovski.Vijesti

Komentari (3)

Bogatstvo suvremenog društva raste, i rasti će u sve većoj mjeri, prvenstveno univerzalnim radom. Industrijski kapital bio je prvi povijesni oblik društvene proizvodnje, kada se počeo intenzivno eksploatirati univerzalni rad. I prvo, onaj koji je dobio besplatno. Znanost, kako je primijetio Marx, kapital ne košta ništa. Doista, niti jedan kapitalist nije platio nagradu ni Arhimedu, ni Cardanu, ni Galileu, ni Huygensu, ni Newtonu za praktičnu upotrebu njihovih ideja. Ali upravo je industrijski kapital taj koji u masovnoj mjeri počinje iskorištavati mehaničku tehnologiju, a time i opći rad koji je u njoj utjelovljen. Marx K, Engels F. Soch., svezak 25, 1. dio, str. 116.

Uvod

1. Newtonovi zakoni

1.1. Zakon inercije (prvi Newtonov zakon)

1.2 Zakon gibanja

1.3. Zakon očuvanja količine gibanja (Zakon očuvanja količine gibanja)

1.4. Sile inercije

1.5. Zakon viskoznosti

2.1. Zakoni termodinamike

1. 
   Zakon gravitacije

3.2. Gravitacijska interakcija

3.3. Nebeska mehanika

1. 
   Jaka gravitacijska polja

3.5. Moderne klasične teorije gravitacije

Zaključak

Književnost

Uvod

Temeljni zakoni fizike opisuju najvažnije pojave u prirodi i svemiru. Omogućuju nam da objasnimo, pa čak i predvidimo mnoge pojave. Dakle, oslanjajući se samo na temeljne zakone klasične fizike (Newtonove zakone, zakone termodinamike itd.), čovječanstvo uspješno istražuje svemir, šalje svemirske letjelice na druge planete.

U ovom radu želim razmotriti najvažnije zakone fizike i njihov odnos. Najvažniji zakoni klasične mehanike su Newtonovi zakoni, koji su dovoljni za opis pojava u makrokozmosu (bez uzimanja u obzir velikih vrijednosti brzine ili mase, što se proučava u GR - općoj relativnosti, ili SRT - specijalnoj relativnosti.)

1. 
   Newtonovi zakoni

Newtonovi zakoni mehanike - tri zakona u osnovi tzv. klasična mehanika. Formulirao I. Newton (1687). Prvi zakon: "Svako se tijelo nastavlja održavati u stanju mirovanja ili ravnomjernog i pravocrtnog gibanja sve dok i u onoj mjeri u kojoj je primijenjena sila prisiljena promijeniti to stanje." Drugi zakon: "Promjena količine gibanja proporcionalna je primijenjenoj pogonskoj sili i događa se u smjeru ravne linije duž koje ta sila djeluje." Treći zakon: "Uvijek postoji jednaka i suprotna reakcija na akciju, inače, međudjelovanja dva tijela jedno protiv drugog su jednaka i usmjerena u suprotnim smjerovima."

1.1. Zako ́ devet ́ rcije (Prvi zakon Novi ́ ton) : slobodno tijelo, na koje ne djeluju sile drugih tijela, nalazi se u stanju mirovanja ili jednolikog pravocrtnog gibanja (pojam brzine ovdje se odnosi na centar mase tijela u slučaju netranslatornog gibanja). Drugim riječima, tijela karakteriziraju inercija (od latinskog inertia - "neaktivnost", "inercija"), odnosno fenomen održavanja brzine ako se vanjski utjecaji na njih kompenziraju.

Referentni okviri u kojima je ispunjen zakon tromosti nazivaju se inercijski referentni okviri (ISR).

Zakon tromosti prvi je formulirao Galileo Galilei, koji je nakon mnogih pokusa zaključio da nije potreban vanjski uzrok da bi se slobodno tijelo gibalo konstantnom brzinom. Prije toga je bilo općenito prihvaćeno drugačije gledište (još od Aristotela): slobodno tijelo miruje, a da bi se kretalo konstantnom brzinom potrebna je primjena konstantne sile.

Nakon toga, Newton je formulirao zakon inercije kao prvi od svoja tri poznata zakona.

Galilejevo načelo relativnosti: u svim inercijalnim referentnim okvirima svi fizikalni procesi odvijaju se na isti način. U referentnom okviru koji je doveden u stanje mirovanja ili ravnomjernog pravocrtnog gibanja u odnosu na inercijalni referentni okvir (uvjetno "miruje"), svi se procesi odvijaju na potpuno isti način kao u okviru koji miruje.

Treba napomenuti da je koncept inercijalnog referentnog okvira apstraktni model (neki idealni objekt koji se razmatra umjesto stvarnog objekta. Apsolutno kruto tijelo ili bestežinska nit služe kao primjeri apstraktnog modela), stvarni referentni okviri su uvijek povezan s nekim objektom i korespondencija stvarno opaženog kretanja tijela u takvim sustavima s rezultatima proračuna bit će nepotpuna.

1.2 Zakon gibanja - matematička formulacija kako se tijelo giba ili kako dolazi do gibanja općenitijeg oblika.

U klasičnoj mehanici materijalne točke zakon gibanja su tri ovisnosti triju prostornih koordinata o vremenu, odnosno ovisnost jedne vektorske veličine (radijus vektora) o vremenu, oblika

Zakon gibanja može se pronaći, ovisno o zadatku, iz diferencijalnih zakona mehanike ili iz integralnih.

Zakon održanja energije - osnovni zakon prirode, koji se sastoji u tome da se energija zatvorenog sustava čuva u vremenu. Drugim riječima, energija ne može nastati ni iz čega i ne može nestati nigdje, može samo prijeći iz jednog oblika u drugi.

Zakon održanja energije nalazimo u raznim granama fizike i očituje se u očuvanju raznih vrsta energije. Na primjer, u klasičnoj mehanici zakon se očituje u očuvanju mehaničke energije (zbroj potencijalne i kinetičke energije). U termodinamici se zakon održanja energije naziva prvim zakonom termodinamike i govori o očuvanju energije u ukupnosti s toplinskom energijom.

Budući da se zakon održanja energije ne odnosi na određene količine i pojave, već odražava opći obrazac koji je primjenjiv svugdje i uvijek, ispravnije je nazvati ga ne zakonom, već principom očuvanja energije.

Poseban slučaj - Zakon održanja mehaničke energije - mehanička energija konzervativnog mehaničkog sustava je očuvana u vremenu. Jednostavno rečeno, u nedostatku sila poput trenja (disipativne sile), mehanička energija ne nastaje ni iz čega i ne može nigdje nestati.

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

Zakon održanja energije je integralni zakon. To znači da se sastoji od djelovanja diferencijalnih zakona i svojstvo je njihova zajedničkog djelovanja. Na primjer, ponekad se kaže da je nemogućnost stvaranja perpetuum mobile uzrokovana zakonom održanja energije. Ali nije. Naime, u svakom projektu perpetuum mobile pokretača se aktivira jedan od diferencijalnih zakona i on je taj koji onesposobljava motor. Zakon održanja energije jednostavno generalizira ovu činjenicu.

Prema Noetherovom teoremu, zakon održanja mehaničke energije posljedica je homogenosti vremena.

1.3. Zako ́ n spremiti ́ i ́ puls (Zako ́ n spremiti ́ ako ́ kvaliteta kretanja) tvrdi da je zbroj momenta svih tijela (ili čestica) zatvorenog sustava konstantna vrijednost.

Iz Newtonovih zakona može se pokazati da je pri kretanju u praznom prostoru količina gibanja očuvana u vremenu, a u prisutnosti međudjelovanja brzina njegove promjene određena je zbrojem primijenjenih sila. U klasičnoj mehanici zakon o održanju količine gibanja obično se izvodi kao posljedica Newtonovih zakona. Međutim, ovaj zakon očuvanja također vrijedi u slučajevima kada je Newtonova mehanika neprimjenjiva (relativistička fizika, kvantna mehanika).

Kao i svaki drugi zakon očuvanja, zakon održanja impulsa opisuje jednu od temeljnih simetrija, homogenost prostora

Newtonov treći zakon objašnjava što se događa s dva tijela koja međusobno djeluju. Uzmimo za primjer zatvoreni sustav koji se sastoji od dva tijela. Prvo tijelo može djelovati na drugo s nekom silom F12, a drugo - na prvo s silom F21. Kako su sile povezane? Treći Newtonov zakon kaže da je sila djelovanja jednaka po veličini i suprotnog smjera sili reakcije. Naglašavamo da su te sile primijenjene na različita tijela, te stoga uopće nisu kompenzirane.

Sam zakon:

Tijela djeluju jedno na drugo silama usmjerenim duž iste prave, jednake veličine i suprotnog smjera: .

1.4. Sile inercije

Newtonovi zakoni, strogo govoreći, vrijede samo u inercijalnim referentnim okvirima. Ako iskreno napišemo jednadžbu gibanja tijela u neinercijalnom referentnom okviru, ona će se izgledom razlikovati od drugog Newtonovog zakona. Međutim, često se, radi pojednostavljenja razmatranja, uvodi neka fiktivna "sila tromosti", a zatim se te jednadžbe gibanja prepisuju u obliku vrlo sličnom drugom Newtonovom zakonu. Matematički je ovdje sve točno (korektno), ali sa stajališta fizike, nova fiktivna sila ne može se smatrati nečim stvarnim, kao rezultatom neke stvarne interakcije. Još jednom naglašavamo: "inercijalna sila" je samo zgodna parametrizacija toga kako se zakoni gibanja razlikuju u inercijalnim i neinercijalnim referentnim okvirima.

1.5. Zakon viskoznosti

Newtonov zakon viskoznosti (unutarnjeg trenja) je matematički izraz koji povezuje naprezanje unutarnjeg trenja τ (viskoznost) i promjenu brzine medija v u prostoru

(brzina deformacije) za fluidna tijela (tekućine i plinove):

gdje se vrijednost η naziva koeficijent unutarnjeg trenja ili dinamički koeficijent viskoznosti (CGS jedinica – poise). Kinematički koeficijent viskoznosti je vrijednost μ = η / ρ (CGS jedinica je Stokes, ρ je gustoća medija).

Newtonov zakon može se dobiti analitički metodama fizičke kinetike, pri čemu se viskoznost obično razmatra istovremeno s toplinskom vodljivošću i odgovarajućim Fourierovim zakonom za toplinsku vodljivost. U kinetičkoj teoriji plinova koeficijent unutarnjeg trenja izračunava se po formuli

gdje je prosječna brzina toplinskog gibanja molekula, λ je srednji slobodni put.

2.1. Zakoni termodinamike

Termodinamika se temelji na tri zakona, koji su formulirani na temelju eksperimentalnih podataka i stoga se mogu prihvatiti kao postulati.

* 1. zakon termodinamike. To je formulacija općeg zakona održanja energije za termodinamičke procese. U svom najjednostavnijem obliku, može se napisati kao δQ \u003d δA + d "U, gdje je dU ukupni diferencijal unutarnje energije sustava, a δQ i δA su elementarna količina topline i elementarni rad obavljen na Treba imati na umu da se δA i δQ ne mogu smatrati diferencijalima u uobičajenom smislu ovog koncepta. Sa stajališta kvantnih koncepata, ovaj se zakon može tumačiti na sljedeći način: dU je promjena energije danog kvantnog sustava, δA je promjena energije sustava zbog promjene naseljenosti energetskih razina sustava, a δQ je promjena energije kvantnog sustava zbog promjene strukture razine energije.

* 2. zakon termodinamike: Drugi zakon termodinamike isključuje mogućnost stvaranja perpetuum mobile druge vrste. Postoji nekoliko različitih, ali ujedno i ekvivalentnih formulacija ovog zakona. 1 - Clausiusov postulat. Proces u kojem se ne događaju nikakve druge promjene, osim prijenosa topline s vrućeg tijela na hladno, nepovratan je, odnosno toplina ne može prijeći s hladnog tijela na vruće bez ikakvih drugih promjena u sustavu. Taj se fenomen naziva disipacija ili disperzija energije. 2 - Kelvinov postulat. Proces u kojem se rad pretvara u toplinu bez ikakvih drugih promjena u sustavu je ireverzibilan, odnosno nemoguće je svu toplinu preuzetu iz izvora jednolike temperature pretvoriti u rad bez drugih promjena u sustavu.

* 3. zakon termodinamike: Nernstov teorem: Entropija bilo kojeg sustava pri temperaturi apsolutnoj nuli uvijek se može uzeti jednakom nuli

3.1. Zakon gravitacije

Gravitacija (univerzalna gravitacija, gravitacija) (od latinskog gravitas - "gravitacija") je dugotrajna temeljna interakcija u prirodi, kojoj su podložna sva materijalna tijela. Prema suvremenim podacima, ona je univerzalna interakcija u smislu da, za razliku od bilo koje druge sile, daje jednako ubrzanje svim tijelima bez iznimke, bez obzira na njihovu masu. Prije svega, gravitacija igra odlučujuću ulogu na kozmičkoj razini. Pojam gravitacija također se koristi kao naziv grane fizike koja proučava gravitacijsku interakciju. Najuspješnija suvremena fizikalna teorija u klasičnoj fizici koja opisuje gravitaciju je opća teorija relativnosti; kvantna teorija gravitacijske interakcije još nije izgrađena.

3.2. Gravitacijska interakcija

Gravitacijska interakcija jedna je od četiri temeljne interakcije u našem svijetu. U okviru klasične mehanike, gravitacijska interakcija opisana je Newtonovim zakonom univerzalne gravitacije, koji kaže da je sila gravitacijskog privlačenja između dviju materijalnih točaka mase m1 i m2, razdvojenih udaljenosti R, jednaka

Ovdje je G gravitacijska konstanta, jednaka m³ / (kg s²). Znak minus znači da je sila koja djeluje na tijelo uvijek jednaka u smjeru radijus vektora usmjerenog na tijelo, tj. gravitacijska interakcija uvijek dovodi do privlačenja bilo kojeg tijela.

Gravitacijsko polje je potencijalno. To znači da je moguće uvesti potencijalnu energiju gravitacijske privlačnosti para tijela, a ta se energija neće promijeniti nakon pomicanja tijela duž zatvorene konture. Potencijalnost gravitacijskog polja povlači za sobom zakon održanja zbroja kinetičke i potencijalne energije, a pri proučavanju gibanja tijela u gravitacijskom polju često uvelike pojednostavljuje rješenje. U okviru Newtonove mehanike, gravitacijska interakcija je dugodometna. To znači da bez obzira na to kako se masivno tijelo kreće, u bilo kojoj točki prostora gravitacijski potencijal ovisi samo o položaju tijela u određenom trenutku u vremenu.

Veliki svemirski objekti - planeti, zvijezde i galaksije imaju ogromnu masu i stoga stvaraju značajna gravitacijska polja. Gravitacija je najslabija sila. No, budući da djeluje na svim udaljenostima i sve su mase pozitivne, ipak je vrlo važna sila u svemiru. Za usporedbu: ukupni električni naboj ovih tijela jednak je nuli, jer je tvar kao cjelina električki neutralna. Također, gravitacija je, za razliku od drugih interakcija, univerzalna u svom djelovanju na svu materiju i energiju. Nisu pronađeni objekti koji uopće nemaju gravitacijsku interakciju.

Zbog svoje globalne prirode, gravitacija je odgovorna za tako velike učinke kao što su struktura galaksija, crne rupe i širenje svemira, te za elementarne astronomske pojave - orbite planeta, te za jednostavno privlačenje Zemljine površine i tijela koja padaju.

Gravitacija je bila prva interakcija koju je opisala matematička teorija. U antičko doba Aristotel je vjerovao da objekti različitih masa padaju različitim brzinama. Tek mnogo kasnije Galileo Galilei eksperimentalno je utvrdio da to nije tako - ako se eliminira otpor zraka, sva tijela ubrzavaju jednako. Zakon gravitacije Isaaca Newtona (1687.) bio je dobar opis općeg ponašanja gravitacije. Godine 1915. Albert Einstein stvorio je Opću teoriju relativnosti, koja točnije opisuje gravitaciju u smislu geometrije prostorvremena.

3.3. Nebeska mehanika i neki njezini zadaci

Dio mehanike koji proučava gibanje tijela u praznom prostoru samo pod utjecajem gravitacije naziva se nebeska mehanika.

Najjednostavniji zadatak nebeske mehanike je gravitacijska interakcija dvaju tijela u praznom prostoru. Ovaj problem je analitički riješen do kraja; rezultat njegova rješenja često se formulira u obliku triju Keplerovih zakona.

Kako se broj tijela koja međusobno djeluju povećava, problem postaje mnogo kompliciraniji. Dakle, već poznati problem triju tijela (odnosno gibanja tri tijela s masama različitim od nule) ne može se analitički riješiti u općem obliku. Kod numeričkog rješenja vrlo brzo nastupa nestabilnost rješenja u odnosu na početne uvjete. Kada se primijeni na Sunčev sustav, ova nestabilnost onemogućuje predviđanje kretanja planeta na skalama većim od sto milijuna godina.

U nekim posebnim slučajevima moguće je pronaći približno rješenje. Najvažniji je slučaj kada je masa jednog tijela znatno veća od mase ostalih tijela (primjeri: Sunčev sustav i dinamika Saturnovih prstenova). U ovom slučaju, u prvoj aproksimaciji, možemo pretpostaviti da svjetlosna tijela ne djeluju jedno na drugo i da se kreću Keplerovom putanjom oko masivnog tijela. Interakcije između njih mogu se uzeti u obzir u okviru teorije poremećaja i usrednjeti tijekom vremena. U tom slučaju mogu nastati netrivijalni fenomeni, kao što su rezonancije, atraktori, slučajnost itd. Dobar primjer takvih fenomena je netrivijalna struktura Saturnovih prstenova.

Unatoč pokušajima da se opiše ponašanje sustava velikog broja tijela koja se privlače približno iste mase, to nije moguće zbog fenomena dinamičkog kaosa.

3.4. Jaka gravitacijska polja

U jakim gravitacijskim poljima, pri kretanju relativističkim brzinama, počinju se javljati učinci opće teorije relativnosti:

Odstupanje zakona gravitacije od Newtonovog;

Kašnjenje potencijala povezano s konačnom brzinom širenja gravitacijskih poremećaja; pojava gravitacijskih valova;

Nelinearni učinci: gravitacijski valovi teže međusobnom djelovanju, pa princip superpozicije valova u jakim poljima više ne vrijedi;

Mijenjanje geometrije prostor-vremena;

Pojava crnih rupa;

3.5. Moderne klasične teorije gravitacije

Zbog činjenice da su kvantni učinci gravitacije iznimno mali čak i pod najekstremnijim eksperimentalnim i promatračkim uvjetima, još uvijek ne postoje njihova pouzdana opažanja. Teorijske procjene pokazuju da se u velikoj većini slučajeva može ograničiti na klasični opis gravitacijske interakcije.

Postoji moderna kanonska klasična teorija gravitacije – opća teorija relativnosti, te mnoge hipoteze koje je dorađuju i teorije različitog stupnja razvoja koje se međusobno natječu (vidi članak Alternativne teorije gravitacije). Sve te teorije daju vrlo slična predviđanja unutar aproksimacije u kojoj se trenutno provode eksperimentalna ispitivanja. Slijede neke od glavnih, najbolje razvijenih ili poznatih teorija gravitacije.

Newtonova teorija gravitacije temelji se na konceptu gravitacije, koja je sila dugog dometa: ona djeluje trenutno na bilo kojoj udaljenosti. Ova trenutna priroda djelovanja nespojiva je s paradigmom polja moderne fizike, a posebice s posebnom teorijom relativnosti koju je 1905. stvorio Einstein, inspiriran radom Poincaréa i Lorentza. Prema Einsteinovoj teoriji, niti jedna informacija ne može putovati brže od brzine svjetlosti u vakuumu.

Matematički, Newtonova gravitacijska sila izvedena je iz potencijalne energije tijela u gravitacijskom polju. Gravitacijski potencijal koji odgovara ovoj potencijalnoj energiji pokorava se Poissonovoj jednadžbi, koja nije invarijantna prema Lorentzovim transformacijama. Razlog neinvarijantnosti je taj što energija u specijalnoj teoriji relativnosti nije skalarna veličina, već ulazi u vremensku komponentu 4-vektora. Pokazalo se da je vektorska teorija gravitacije slična Maxwellovoj teoriji elektromagnetskog polja i dovodi do negativne energije gravitacijskih valova, što je povezano s prirodom interakcije: slični naboji (mase) u gravitaciji se privlače, a ne odbijaju, kao u elektromagnetizmu. Stoga je Newtonova teorija gravitacije nespojiva s temeljnim načelom specijalne teorije relativnosti - nepromjenjivošću zakona prirode u bilo kojem inercijalnom referentnom okviru, te izravnom vektorskom generalizacijom Newtonove teorije, koju je prvi predložio Poincaré 1905. u svom rad "O dinamici elektrona", dovodi do fizički nezadovoljavajućih rezultata .

Einstein je počeo tragati za teorijom gravitacije koja bi bila kompatibilna s načelom nepromjenjivosti zakona prirode s obzirom na bilo koji referentni okvir. Rezultat te potrage bila je opća teorija relativnosti, utemeljena na načelu istovjetnosti gravitacijske i inercijske mase.

Načelo jednakosti gravitacijskih i inercijskih masa

U klasičnoj Newtonovoj mehanici postoje dva koncepta mase: prvi se odnosi na drugi Newtonov zakon, a drugi na zakon univerzalne gravitacije. Prva masa - inercijalna (ili inercijalna) - je omjer negravitacijske sile koja djeluje na tijelo i njegovog ubrzanja. Druga masa - gravitacijska (ili, kako se ponekad naziva, teška) - određuje snagu privlačenja tijela drugim tijelima i vlastitu silu privlačenja. Općenito govoreći, te dvije mase mjere se, kao što se iz opisa vidi, u različitim pokusima, pa uopće ne moraju biti međusobno proporcionalne. Njihova stroga proporcionalnost omogućuje nam da govorimo o jednoj masi tijela iu negravitacijskim iu gravitacijskim interakcijama. Odgovarajućim izborom jedinica te se mase mogu međusobno izjednačiti.

Sam princip je iznio Isaac Newton, a jednakost masa je eksperimentalno provjerio s relativnom točnošću od 10−3. Krajem 19. stoljeća Eötvös je izveo suptilnije pokuse, dovodeći točnost provjere principa na 10−9. Tijekom 20. stoljeća eksperimentalne tehnike omogućile su potvrdu jednakosti masa s relativnom točnošću od 10−12-10−13 (Braginsky, Dicke i dr.).

Ponekad se načelo jednakosti gravitacijskih i inercijskih masa naziva slabim načelom ekvivalencije. Albert Einstein ga je stavio u temelj opće teorije relativnosti.

Princip kretanja duž geodetskih linija

Ako je gravitacijska masa točno jednaka inercijskoj masi, tada se u izrazu za ubrzanje tijela, na koje djeluju samo gravitacijske sile, smanjuju obje mase. Dakle, ubrzanje tijela, a time i njegova putanja, ne ovisi o masi i unutarnjoj građi tijela. Ako sva tijela u istoj točki prostora dobiju istu akceleraciju, tada se ta akceleracija ne može povezati sa svojstvima tijela, već sa svojstvima samog prostora u toj točki.

Dakle, opis gravitacijske interakcije između tijela može se svesti na opis prostora-vremena u kojem se tijela gibaju. Prirodno je pretpostaviti, kao što je to činio Einstein, da se tijela gibaju po inerciji, odnosno tako da im je akceleracija u vlastitom referentnom sustavu jednaka nuli. Putanje tijela tada će biti geodetske linije, čiju su teoriju razvili matematičari još u 19. stoljeću.

Same geodetske linije mogu se pronaći određivanjem u prostor-vremenu analogije udaljenosti između dva događaja, tradicionalno nazvane interval ili svjetska funkcija. Interval u trodimenzionalnom prostoru i jednodimenzionalnom vremenu (drugim riječima, u četverodimenzionalnom prostor-vremenu) zadan je s 10 neovisnih komponenti metričkog tenzora. Ovih 10 brojeva čine metriku prostora. Definira "udaljenost" između dvije beskonačno bliske točke prostor-vremena u različitim smjerovima. Geodetske linije koje odgovaraju svjetskim linijama fizičkih tijela čija je brzina manja od brzine svjetlosti pokazuju se kao linije najvećeg vlastitog vremena, odnosno vremena mjerenog satom čvrsto pričvršćenim za tijelo koje prati ovu putanju.

Suvremeni pokusi potvrđuju gibanje tijela duž geodetskih linija s istom točnošću kao i jednakost gravitacijskih i inercijskih masa.

Zaključak

Iz Newtonovih zakona odmah proizlaze neki zanimljivi zaključci. Dakle, treći Newtonov zakon kaže da, bez obzira na to kako tijela međusobno djeluju, ne mogu promijeniti svoj ukupni zamah: javlja se zakon očuvanja zamaha. Nadalje, potrebno je zahtijevati da potencijal interakcije dvaju tijela ovisi samo o modulu razlike koordinata tih tijela U(|r1-r2|). Tada nastaje zakon održanja ukupne mehaničke energije tijela koja međusobno djeluju:

Newtonovi zakoni su osnovni zakoni mehanike. Iz njih se mogu izvesti svi ostali zakoni mehanike.

U isto vrijeme, Newtonovi zakoni nisu najdublja razina formulacije klasične mehanike. U okviru Lagrangeove mehanike postoji samo jedna formula (bilježi mehaničko djelovanje) i jedan jedini postulat (tijela se gibaju tako da je djelovanje minimalno), a iz toga se mogu izvesti svi Newtonovi zakoni. Štoviše, u okviru Lagrangeova formalizma lako se mogu razmatrati hipotetske situacije u kojima radnja ima neki drugi oblik. U tom slučaju jednadžbe gibanja više neće nalikovati Newtonovim zakonima, ali će sama klasična mehanika i dalje biti primjenjiva...

Rješenje jednadžbi gibanja

Jednadžba F = ma (odnosno drugi Newtonov zakon) je diferencijalna jednadžba: ubrzanje je druga derivacija koordinate u odnosu na vrijeme. To znači da se evolucija mehaničkog sustava u vremenu može jednoznačno odrediti ako su određene njegove početne koordinate i početne brzine. Imajte na umu da kada bi jednadžbe koje opisuju naš svijet bile jednadžbe prvog reda, onda bi takvi fenomeni kao što su inercija, oscilacije i valovi nestali iz našeg svijeta.

Proučavanje Temeljnih zakona fizike potvrđuje da se znanost progresivno razvija: svaka faza, svaki otkriveni zakon je faza u razvoju, ali ne daje konačne odgovore na sva pitanja.

Književnost:

1. 
   Velika sovjetska enciklopedija (Newtonovi zakoni mehanike i drugi članci), 1977., “Sovjetska enciklopedija”
2. 
   Online enciklopedija www.wikipedia.com

Federalna agencija za obrazovanje

GOU VPO Rybinsk Državna zrakoplovna akademija. P.A. Solovjova

Zavod za opću i tehničku fiziku

ESEJ

Tema: “Temeljni zakoni fizike”

Grupa ZKS-07

Predavač: Vasilyuk O.V.

Helen Czerski

Fizičar, oceanograf, voditelj znanstveno-popularnih emisija na BBC-ju.

Kada je u pitanju fizika, iznosimo neke formule, nešto čudno i neshvatljivo, običnom čovjeku nepotrebno. Možda smo čuli nešto o kvantnoj mehanici i kozmologiji. Ali između ta dva pola nalazi se upravo sve ono što čini naš svakodnevni život: planeti i sendviči, oblaci i vulkani, mjehurići i glazbeni instrumenti. I svima njima upravlja relativno mali broj fizikalnih zakona.

Te zakone možemo stalno promatrati na djelu. Uzmite, na primjer, dva jaja – sirovo i kuhano – i zavrtite ih, a zatim stanite. Kuhano jaje će ostati nepomično, sirovo će se ponovno početi okretati. To je zato što ste samo zaustavili školjku, a tekućina unutar nje nastavlja rotirati.

Ovo je jasna demonstracija zakona održanja kutne količine gibanja. Pojednostavljeno, može se formulirati na sljedeći način: počevši se okretati oko konstantne osi, sustav će se nastaviti okretati sve dok ga nešto ne zaustavi. Ovo je jedan od temeljnih zakona svemira.

Dobro dođe ne samo kada trebate razlikovati kuhano jaje od sirovog. Može se koristiti i za objašnjenje kako svemirski teleskop Hubble, budući da nema oslonca u svemiru, usmjerava leću na određeni dio neba. Unutra samo ima rotirajuće žiroskope, koji se u biti ponašaju isto kao sirovo jaje. Sam teleskop se okreće oko njih i tako mijenja svoj položaj. Ispada da zakon, koji možemo isprobati u našoj kuhinji, također objašnjava uređaj jedne od najistaknutijih tehnologija čovječanstva.

Poznavajući osnovne zakone koji upravljaju našim svakodnevnim životom, prestajemo se osjećati bespomoćno.

Da bismo razumjeli kako svijet oko nas funkcionira, prvo moramo razumjeti njegove osnove -. Moramo shvatiti da fizika nisu samo čudni znanstvenici u laboratorijima ili komplicirane formule. Pred nama je, svima dostupan.

Odakle početi, mogli biste pomisliti. Sigurno ste primijetili nešto čudno ili neshvatljivo, ali umjesto da razmislite o tome, rekli ste sami sebi da ste odrasli i da nemate vremena za ovo. Chersky savjetuje da se takve stvari ne odbacuju, već da se počne s njima.

Ako ne želite čekati da se dogodi nešto zanimljivo, stavite grožđice u sok i pogledajte što će se dogoditi. Gledajte kako se prolivena kava suši. Kucnite žlicom po rubu šalice i poslušajte zvuk. Na kraju pokušajte ispustiti sendvič tako da ne padne s maslacem prema dolje.

OSNOVNI ZAKONI FIZIKE

[ Mehanika | Termodinamika | Struja | Optika | Atomska fizika]

ENERGIJE ZAKON OČUVANJA I TRANSFORMACIJE - opći zakon prirode: energija svakog zatvorenog sustava za sve procese koji se u sustavu odvijaju ostaje konstantna (očuvana). Energija se može samo pretvoriti iz jednog oblika u drugi i redistribuirati između dijelova sustava. Za otvoreni sustav povećanje (smanjenje) njegove energije jednako je smanjenju (povećanju) energije tijela i fizičkih polja koja s njim djeluju.

1. MEHANIKA

ARHIMEDOV ZAKON - zakon hidro- i aerostatike: tijelo uronjeno u tekućinu ili plin podvrgnuto je uzgonskoj sili usmjerenoj okomito prema gore, brojčano jednakoj težini tekućine ili plina koju je tijelo istisnulo, a djeluje u središtu tijela. gravitacija uronjenog dijela tijela. FA= gV, gdje je r gustoća tekućine ili plina, V volumen uronjenog dijela tijela. Inače, može se formulirati na sljedeći način: tijelo uronjeno u tekućinu ili plin gubi na svojoj težini onoliko koliko teži tekućina (ili plin) koju istiskuje. Tada je P= mg - FA Ostali gr. znanstvenik Arhimed 212. god. PRIJE KRISTA. To je osnova teorije plivajućih tijela.

ZAKON UNIVERZALNE GRAVITACIJE - Newtonov zakon gravitacije: sva se tijela međusobno privlače silom koja je izravno proporcionalna umnošku masa tih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih: , gdje su M i m mase tijela koja međusobno djeluju, R je udaljenost između tih tijela, G je gravitacijska konstanta (u SI G=6.67.10-11 N.m2/kg2.

GALILEjev PRINCIP RELATIVNOSTI, mehaničko načelo relativnosti - načelo klasične mehanike: u svakom inercijalnom referentnom okviru sve mehaničke pojave odvijaju se na isti način pod istim uvjetima. oženiti se načelo relativnosti.

HOOKOV ZAKON - zakon prema kojem su elastične deformacije izravno proporcionalne vanjskim utjecajima koji ih uzrokuju.

ZAKON OČUVANJA MOMENTA - zakon mehanike: moment količine gibanja bilo kojeg zatvorenog sustava u svim procesima koji se odvijaju u sustavu ostaje konstantan (očuvan) i može se samo redistribuirati između dijelova sustava kao rezultat njihove interakcije.

NEWTONOVI ZAKONI - tri zakona u osnovi Newtonove klasične mehanike. 1. zakon (zakon tromosti): materijalna točka nalazi se u stanju pravocrtnog i jednolikog gibanja ili mirovanja ako na nju ne djeluju druga tijela ili je djelovanje tih tijela kompenzirano. 2. zakon (osnovni zakon dinamike): ubrzanje koje primi tijelo izravno je proporcionalno rezultanti svih sila koje djeluju na tijelo, a obrnuto proporcionalno masi tijela (). 3. zakon: dvije materijalne točke djeluju jedna na drugu silama iste prirode, jednake veličine i suprotnog smjera duž ravne crte koja povezuje te točke ().

NAČELO RELATIVNOSTI - jedan od postulata teorije relativnosti koji tvrdi da se u svim inercijalnim referentnim sustavima sve fizikalne (mehaničke, elektromagnetske itd.) pojave pod istim uvjetima odvijaju na isti način. To je Galileijeva generalizacija načela relativnosti na sve fizikalne pojave (osim gravitacije).

2. MOLEKULARNA FIZIKA I TERMODINAMIKA

AVOGADROV ZAKON - jedan od osnovnih zakona idealnih plinova: jednaki volumeni različitih plinova pri istoj temperaturi i tlaku sadrže isti broj molekula. Otvoren 1811. Talijan. fizičar A. Avogadro (1776-1856).

BOYLE-MARIOTTEOV ZAKON - jedan od zakona idealnog plina: za zadanu masu zadanog plina pri konstantnoj temperaturi umnožak tlaka i volumena je konstanta. Formula: pV=const. Opisuje izotermni proces.

DRUGI ZAKON TERMODINAMIKE - jedan od temeljnih zakona termodinamike, prema kojem je nemoguć periodički proces čiji je jedini rezultat izvršenje rada ekvivalentnog količini topline primljene od grijača. Druga formulacija: nemoguć je proces čiji je jedini rezultat prijenos energije u obliku topline s manje zagrijanog tijela na toplije. V.z.t. izražava težnju sustava koji se sastoji od velikog broja čestica koje se kaotično kreću prema spontanom prijelazu iz manje vjerojatnih stanja u vjerojatnija stanja. Zabranjuje stvaranje perpetuum mobile druge vrste.

GAY-LUSSACOV ZAKON - plinski zakon: za danu masu danog plina pri konstantnom tlaku, omjer volumena i apsolutne temperature je konstantna vrijednost, gdje je \u003d 1/273 K-1 temperaturni koeficijent ekspanzije volumena.

DALTONOV ZAKON - jedan od temeljnih plinskih zakona: tlak smjese kemijski neinteragirajućih idealnih plinova jednak je zbroju parcijalnih tlakova tih plinova.

PASCALOV ZAKON - osnovni zakon hidrostatike: tlak koji stvaraju vanjske sile na površini tekućine ili plina prenosi se jednako u svim smjerovima.

PRVI ZAKON TERMODINAMIKE - jedan od osnovnih zakona termodinamike, a to je zakon očuvanja energije za termodinamički sustav: količina topline Q priopćena sustavu troši se na promjenu unutarnje energije sustava U i obavljanje rada A. protiv vanjskih sila od strane sustava. Formula: Q=U+A. U osnovi je rada toplinskih motora.

CHARLESOV ZAKON - jedan od glavnih plinskih zakona: tlak dane mase idealnog plina pri konstantnom volumenu izravno je proporcionalan temperaturi: gdje je p0 tlak pri 00C, \u003d 1/273,15 K-1 je temperatura koeficijent tlaka.

3. ELEKTRICITET I MAGNETIZAM

AMPERIN ZAKON - zakon međudjelovanja dva vodiča sa strujama; paralelni vodiči sa strujama istog smjera se privlače, a sa strujama suprotnog smjera se odbijaju. A.z. naziva se i zakon koji određuje silu koja djeluje u magnetskom polju na mali segment vodiča kojim teče struja. Otvoren 1820 A.-M. Amper.

JOUL-LENTZOV ZAKON - zakon koji opisuje toplinski učinak električne struje. Prema D. - L.z. količina topline koja se oslobađa u vodiču pri prolasku istosmjerne struje izravno je proporcionalna kvadratu jakosti struje, otporu vodiča i vremenu prolaska.

ZAKON OČUVANJA NABOJA - jedan od temeljnih zakona prirode: algebarski zbroj električnih naboja bilo kojeg električno izoliranog sustava ostaje nepromijenjen. U električki izoliranom sustavu Z.s.z. omogućuje pojavu novih nabijenih čestica (npr. pri elektrolitičkoj disocijaciji, ionizaciji plinova, stvaranju parova čestica-antičestica itd.), ali ukupni električni naboj čestica koje su se pojavile uvijek mora biti jednak nuli.

Coulombov ZAKON - osnovni zakon elektrostatike, izražava ovisnost sile međudjelovanja dva fiksna točkasta naboja o udaljenosti između njih: dva fiksna točkasta naboja međusobno djeluju silom izravno proporcionalnom umnošku veličina tih naboja i obrnuto proporcionalnom kvadrat udaljenosti između njih i permitivnosti medija u kojem se naboji nalaze. U SI to izgleda: . Vrijednost je brojčano jednaka sili koja djeluje između dva fiksna točkasta naboja od po 1 C, koji se nalaze u vakuumu na međusobnoj udaljenosti od 1 m. K.z. jedno je od eksperimentalnih dokaza elektrodinamike.

PRAVILO LIJEVE RUKE - pravilo koje određuje smjer sile koja djeluje na vodič s strujom u magnetskom polju (ili pokretnu nabijenu česticu). Kaže: ako je lijeva ruka postavljena tako da ispruženi prsti pokazuju smjer struje (brzina čestice), a silnice magnetskog polja (linije magnetske indukcije) ulaze u dlan, tada je uvučeni palac pokazat će smjer sile koja djeluje na vodič (pozitivnu česticu; u slučaju negativne čestice, smjer sile je suprotan).

LENTZOVO PRAVILO (ZAKON) – pravilo koje određuje smjer indukcijskih struja koje nastaju tijekom elektromagnetske indukcije. Prema L.p. induktivna struja uvijek ima takav smjer da vlastiti magnetski tok kompenzira promjene vanjskog magnetskog toka koje su uzrokovale tu struju. L.p. - posljedica zakona o održanju energije.

OHMA ZAKON - jedan od osnovnih zakona električne struje: jakost istosmjerne električne struje u odsječku strujnog kruga izravno je proporcionalna naponu na krajevima tog odsječka i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Vrijedi za metalne vodiče i elektrolite, čija se temperatura održava konstantnom. U slučaju potpunog strujnog kruga, formulira se na sljedeći način: jakost istosmjerne električne struje u krugu izravno je proporcionalna emf izvora struje i obrnuto proporcionalna impedanciji električnog kruga.

PRAVILO DESNE RUKE - pravilo koje određuje 1) smjer indukcijske struje u vodiču koji se kreće u magnetskom polju: ako je dlan desne ruke postavljen tako da uključuje linije magnetske indukcije, a savijeni palac je usmjeren duž pokret

vodič, tada će četiri ispružena prsta pokazati smjer indukcijske struje; 2) smjer linija magnetske indukcije pravocrtnog vodiča s strujom: ako se palac desne ruke postavi u smjeru struje, tada će smjer hvatanja vodiča s četiri prsta pokazati smjer linija magnetske indukcije.

FARADAYEVI ZAKONI – osnovni zakoni elektrolize. Prvi Faradayev zakon: masa tvari koja se oslobađa na elektrodi tijekom prolaska električne struje izravno je proporcionalna količini elektriciteta (naboja) koji je prošao kroz elektrolit (m=kq=kIt). Drugi FZ: omjer masa raznih tvari koje prolaze kroz kemijske transformacije na elektrodama kada isti električni naboji prolaze kroz elektrolit jednak je omjeru kemijskih ekvivalenata. Postavio 1833.-34. M. Faraday. Generalizirani zakon elektrolize ima oblik: , gdje je M molarna (atomska) masa, z valencija, F Faradayeva konstanta. F.p. jednaka je umnošku elementarnog električnog naboja i Avogadrove konstante. F=e.NA. Određuje naboj, čiji prolaz kroz elektrolit dovodi do oslobađanja 1 mola monovalentne tvari na elektrodi. F=(96484,56 0,27) stanica/mol. Nazvan po M. Faradayu.

ZAKON ELEKTROMAGNETSKE INDUKCIJE - zakon koji opisuje pojavu nastanka električnog polja pri promjeni magnetskog polja (fenomen elektromagnetske indukcije): elektromotorna sila indukcije izravno je proporcionalna brzini promjene magnetskog toka. Koeficijent proporcionalnosti određen je sustavom jedinica, predznak je Lenzovo pravilo. Formula u SI glasi: gdje je F promjena magnetskog toka, a t vremenski interval tijekom kojeg se ta promjena dogodila. Otkrio M. Faraday.

4. OPTIKA

HUYGENSOV PRINCIP - metoda koja omogućuje određivanje položaja fronte vala u bilo kojem trenutku. Prema g.p. sve točke kroz koje prolazi valna fronta u trenutku t su izvori sekundarnih sfernih valova, a željeni položaj valne fronte u trenutku t t poklapa se s površinom koja obavija sve sekundarne valove. Omogućuje vam da objasnite zakone refleksije i loma svjetlosti.

HUYGENS - FRESNELOV - PRINCIP - približna metoda za rješavanje problema širenja valova. G.-F. Stavka kaže: u bilo kojoj točki izvan proizvoljne zatvorene površine, koja pokriva točkasti izvor svjetlosti, svjetlosni val pobuđen ovim izvorom može se prikazati kao rezultat interferencije sekundarnih valova koje emitiraju sve točke navedene zatvorene površine. Omogućuje rješavanje najjednostavnijih problema difrakcije svjetlosti.

ZAKON ODRAZA VALOVA - upadna zraka, odbijena zraka i okomica podignuta na točku upada zrake leže u istoj ravnini, a kut upada jednak je kutu loma. Zakon vrijedi za zrcalni odraz.

LOM SVJETLOSTI - promjena smjera prostiranja svjetlosti (elektromagnetskog vala) pri prijelazu iz jednog medija u drugi, koji se razlikuje od prvog indeksa loma. Za lom je ispunjen zakon: upadna zraka, lomljena zraka i okomica podignuta na točku upada zrake leže u istoj ravnini, a za ta dva medija omjer sinusa upadnog kuta i sinus kuta loma je konstantna vrijednost, koja se naziva relativni indeks loma drugog medija u odnosu na prvi.

ZAKON PRAVOLINIJSKE DISTRIBUCIJE SVJETLOSTI - zakon geometrijske optike koji se sastoji u tome da se u homogenom sredstvu svjetlost širi pravocrtno. Objašnjava, na primjer, nastanak sjene i polusjene.

6. ATOMSKA I NUKLEARNA FIZIKA.

BOHROVI POSTULATI - glavne pretpostavke koje je bez dokaza uveo N.Bohr i na kojima se temelji BOHROVA TEORIJA: 1) Atomski sustav je stabilan samo u stacionarnim stanjima koja odgovaraju diskretnom nizu vrijednosti atomske energije. Svaka promjena te energije povezana je s potpunim prijelazom atoma iz jednog stacionarnog stanja u drugo. 2) Apsorpcija i emisija energije atoma odvija se prema zakonu prema kojem je zračenje povezano s prijelazom monokromatsko i ima frekvenciju: h = Ei-Ek, gdje je h Planckova konstanta, a Ei i Ek su energije atoma u stacionarnim stanjima

Pogledajmo malo ovo. Ono što je Snow mislio rekavši da ne možete pobijediti je da budući da su materija i energija očuvane, ne možete dobiti jedno a da ne izgubite drugo (to jest, E=mc²). To također znači da trebate osigurati toplinu za rad motora, ali u nedostatku savršeno zatvorenog sustava, dio topline će neizbježno pobjeći u otvoreni svijet, što dovodi do drugog zakona.

Drugi zakon - gubici su neizbježni - znači da se zbog porasta entropije ne možete vratiti u prijašnje energetsko stanje. Energija koncentrirana na jednom mjestu uvijek će težiti mjestima niže koncentracije.

Na kraju, treći zakon - ne možete izaći iz igre - odnosi se na najnižu teoretski moguću temperaturu - minus 273,15 Celzijevih stupnjeva. Kada sustav dosegne apsolutnu nulu, kretanje molekula prestaje, što znači da će entropija dosegnuti svoju najnižu vrijednost i neće biti ni kinetičke energije. Ali u stvarnom svijetu nemoguće je dosegnuti apsolutnu nulu - samo vrlo blizu nje.

Arhimedova snaga

Nakon što je starogrčki Arhimed otkrio svoj princip uzgona, navodno je uzviknuo "Eureka!" (Pronađen!) i trčao gol kroz Syracuse. Tako kaže legenda. Otkriće je bilo tako važno. Legenda također kaže da je Arhimed otkrio princip kada je primijetio da se voda u kadi diže kada se tijelo uroni u nju.

Prema Arhimedovom principu uzgona, sila koja djeluje na potopljeno ili djelomično potopljeno tijelo jednaka je masi tekućine koju tijelo istiskuje. Ovo je načelo od najveće važnosti u izračunima gustoće, kao iu projektiranju podmornica i drugih oceanskih plovila.

Evolucija i prirodna selekcija

Sada kada smo uspostavili neke od osnovnih koncepata o tome kako je svemir nastao i kako fizikalni zakoni utječu na naše svakodnevne živote, obratimo pozornost na ljudski oblik i saznajmo kako smo došli do ove točke. Prema većini znanstvenika, sav život na Zemlji ima zajedničkog pretka. Ali da bi se stvorila tako velika razlika između svih živih organizama, neki od njih morali su se pretvoriti u zasebnu vrstu.

U općem smislu, ta se diferencijacija dogodila u procesu evolucije. Populacije organizama i njihove osobine prošle su kroz mehanizme kao što su mutacije. One s više osobina za preživljavanje, poput smeđih žaba koje se kamufliraju u močvarama, prirodno su odabrane za preživljavanje. Odatle dolazi izraz prirodna selekcija.

Ove dvije teorije možete pomnožiti mnogo, mnogo puta, a zapravo je Darwin to učinio u 19. stoljeću. Evolucija i prirodna selekcija objašnjavaju ogromnu raznolikost života na Zemlji.

Opća teorija relativnosti Alberta Einsteina bila je i ostala veliko otkriće koje je zauvijek promijenilo naš pogled na svemir. Einsteinov glavni proboj bila je izjava da prostor i vrijeme nisu apsolutni, a gravitacija nije samo sila koja djeluje na objekt ili masu. Umjesto toga, gravitacija ima veze s činjenicom da masa iskrivljuje prostor i samo vrijeme (prostorvrijeme).

Da biste ovo shvatili, zamislite da se vozite preko Zemlje ravnom linijom u smjeru istoka sa, recimo, sjeverne hemisfere. Nakon nekog vremena, ako netko želi točno odrediti vašu lokaciju, bit ćete mnogo južnije i istočnije od svoje prvobitne pozicije. To je zato što je zemlja zakrivljena. Da biste vozili ravno prema istoku, morate uzeti u obzir oblik Zemlje i voziti pod kutom malo sjevernije. Usporedite okruglu loptu i list papira.

Prostor je uglavnom isti. Primjerice, putnicima rakete koja leti oko Zemlje bit će očito da lete pravocrtno u svemiru. Ali u stvarnosti, prostor-vrijeme oko njih se krivuda pod silom Zemljine gravitacije, uzrokujući da se kreću naprijed i ostaju u Zemljinoj orbiti.

Einsteinova teorija imala je ogroman utjecaj na budućnost astrofizike i kozmologije. Objasnila je malu i neočekivanu anomaliju u Merkurovoj orbiti, pokazala kako se svjetlost zvijezda savija i postavila teoretske temelje za crne rupe.

Heisenbergov princip neodređenosti

Einsteinovo širenje relativnosti naučilo nas je više o tome kako svemir funkcionira i pomoglo nam je postaviti temelje za kvantnu fiziku, što je dovelo do potpuno neočekivane neugodnosti teorijske znanosti. Godine 1927. spoznaja da su svi zakoni svemira fleksibilni u određenom kontekstu dovela je do zapanjujućeg otkrića njemačkog znanstvenika Wernera Heisenberga.

Postulirajući svoje načelo nesigurnosti, Heisenberg je shvatio da je nemoguće znati dva svojstva čestice istovremeno s visokom razinom točnosti. Možete znati položaj elektrona s visokim stupnjem točnosti, ali ne i njegov moment, i obrnuto.

Kasnije je Niels Bohr došao do otkrića koje je pomoglo objasniti Heisenbergov princip. Bohr je otkrio da elektron ima svojstva i čestice i vala. Koncept je postao poznat kao dualnost val-čestica i činio je temelj kvantne fizike. Stoga, kada mjerimo položaj elektrona, definiramo ga kao česticu u određenoj točki prostora s neodređenom valnom duljinom. Kada mjerimo zamah, elektron smatramo valom, što znači da možemo znati amplitudu njegove duljine, ali ne i položaj.