Drugi zakon termodinamike

Prema ovom zakonu, proces čiji je jedini rezultat prenos energije u obliku toplote sa hladnijeg tela na toplije, nemoguć je bez promena u samom sistemu i okruženje. Drugi zakon termodinamike izražava tendenciju sistema koji se sastoji od velikog broja haotično pokretnih čestica da spontano pređe iz manje vjerovatnih stanja u vjerovatnija stanja. Zabranjuje stvaranje vječnog motora druge vrste.

Avogardov zakon
Jednake zapremine idealnih gasova pri istoj temperaturi i pritisku sadrže isti broj molekula. Zakon je 1811. godine otkrio italijanski fizičar A. Avogadro (1776–1856).

Amperov zakon
Zakon interakcije dviju struja koje teku u provodnicima koji se nalaze na kratka udaljenost jedan od drugog kaže: paralelni provodnici sa strujama u istom smjeru privlače, a sa strujama u suprotnom smjeru odbijaju. Zakon je 1820. otkrio A. M. Ampere.

Arhimedov zakon

Zakon hidro- i aerostatike: na tijelo uronjeno u tekućinu ili plin djeluje sila uzgona usmjerena okomito prema gore, jednaka težini tekućine ili plina koji je istisnuo tijelo, a primijenjena je na težište tijela. uronjeni deo tela. FA = gV, gde je g gustina tečnosti ili gasa, V je zapremina uronjenog dela tela. Inače, zakon se može formulirati na sljedeći način: tijelo uronjeno u tekućinu ili plin gubi onoliko težine koliko teži tekućina (ili plin) koju istiskuje. Tada je P = mg – FA. Zakon je otkrio starogrčki naučnik Arhimed 212. godine prije nove ere. e. To je osnova teorije lebdećih tijela.

Zakon gravitacije

Zakon univerzalne gravitacije, ili Newtonov zakon gravitacije: sva tijela privlače jedno drugo sa silom koja je direktno proporcionalna proizvodu masa ovih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.

Boyle-Mariotteov zakon

Jedan od zakona idealnog gasa: pri konstantnoj temperaturi proizvod pritiska gasa i njegove zapremine je konstantna vrednost. Formula: pV = konst. Opisuje izotermni proces.

Hookeov zakon
Prema ovom zakonu, elastične deformacije čvrstog tijela direktno su proporcionalne vanjskim utjecajima koji ih uzrokuju.

Daltonov zakon
Jedan od osnovnih gasnih zakona: pritisak mešavine idealnih gasova koji nisu u hemijskoj interakciji jednak je zbiru parcijalnih pritisaka ovih gasova. 1801. godine otkrio J. Dalton.

Joule–Lenzov zakon

Opisuje toplotni efekat električne struje: količina toplote koja se oslobađa u vodiču kada jednosmerna struja prolazi kroz njega direktno je proporcionalna kvadratu struje, otporu provodnika i vremenu prolaska. Otkrili su ga Joule i Lenz nezavisno jedan od drugog u 19. veku.

Coulombov zakon

Osnovni zakon elektrostatike, koji izražava ovisnost sile interakcije između dva stacionarna točkasta naboja o udaljenosti između njih: dva stacionarna točkasta naboja međusobno djeluju sa silom koja je direktno proporcionalna proizvodu veličina ovih naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih i dielektrične konstante medija u kojem se nalaze naboji. Vrijednost je numerički jednaka sili koja djeluje između dva stacionarna točkasta naboja od po 1 C koja se nalaze u vakuumu na udaljenosti od 1 m jedno od drugog. Coulombov zakon je jedno od eksperimentalnih opravdanja elektrodinamike. Otvoren 1785.

Lenzov zakon
Prema ovom zakonu, inducirana struja uvijek ima takav smjer da vlastiti magnetni tok kompenzira promjene u vanjskom magnetskom fluksu koje su uzrokovale ovu struju. Lenzov zakon je posljedica zakona održanja energije. Instalirao 1833. E. H. Lenz.

Ohmov zakon

Jedan od osnovnih zakona električne struje: jačina jednosmerne električne struje u delu kola je direktno proporcionalna naponu na krajevima ovog dela i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Vrijedi za metalne provodnike i elektrolite čija se temperatura održava konstantnom. U slučaju kompletnog kola, formuliše se na sledeći način: jačina jednosmerne električne struje u kolu je direktno proporcionalna emf izvora struje i obrnuto proporcionalna ukupnom otporu električnog kola. Otkrio ga je 1826. G.S. Ohm.

Zakon refleksije talasa

Upadna zraka, reflektirana zraka i okomica podignuta na upadnu tačku zraka leže u istoj ravni, a upadni ugao jednak je kutu prelamanja zraka. Zakon važi za odraz u ogledalu.

Pascalov zakon
Osnovni zakon hidrostatike: pritisak koji stvaraju vanjske sile na površinu tekućine ili plina prenosi se jednako u svim smjerovima.

Zakon prelamanja svetlosti

Upadna zraka, prelomljena zraka i okomica vraćena na upadnu tačku zraka leže u istoj ravni, a za ova dva medija odnos sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja je konstantna vrijednost, koja se naziva relativni indeks prelamanja drugog medija u odnosu na prvi.

Zakon pravolinijskog širenja svjetlosti

Zakon geometrijske optike, koji kaže da se svjetlost širi pravolinijski u homogenom mediju. Objašnjava, na primjer, formiranje sjene i polusjene.

Zakon održanja naboja
Jedan od osnovnih zakona prirode: algebarski zbir električnih naboja bilo kojeg električno izolovanog sistema ostaje nepromijenjen. U električno izolovanom sistemu, zakon održanja naelektrisanja dozvoljava pojavu novih naelektrisanih čestica, ali ukupni električni naboj čestica koje se pojavljuju uvek mora biti jednak nuli.

Zakon održanja impulsa
Jedan od osnovnih zakona mehanike: impuls svakog zatvorenog sistema, tokom svih procesa koji se odvijaju u sistemu, ostaje konstantan (očuvan) i može se preraspodijeliti između dijelova sistema samo kao rezultat njihove interakcije.

Charlesov zakon
Jedan od osnovnih zakona o gasu: pritisak date mase idealnog gasa pri konstantnoj zapremini direktno je proporcionalan temperaturi.

Zakon elektromagnetne indukcije

Opisuje fenomen pojave električno polje kada se magnetske promjene (fenomen elektromagnetne indukcije): elektromotorna sila indukcije je direktno proporcionalna brzini promjene magnetskog fluksa. Koeficijent proporcionalnosti je određen sistemom jedinica, predznak je određen Lenzovim pravilom. Zakon je otkrio M. Faraday.

Zakon održanja i transformacije energije
Opšti zakon prirode: energija svakog zatvorenog sistema ostaje konstantna (očuvana) tokom svih procesa koji se odvijaju u sistemu. Energija se može samo pretvoriti iz jednog oblika u drugi i preraspodijeliti između dijelova sistema. Za otvoreni sistem, povećanje (smanjenje) njegove energije jednako je smanjenju (povećanju) energije tijela i fizičkih polja koja s njim djeluju.

Newtonovi zakoni
Klasična mehanika je zasnovana na 3 Newtonova zakona. Prvi Newtonov zakon (zakon inercije): materijalna tačka je u stanju pravolinijskog i ravnomjernog kretanja ili mirovanja ako na nju ne djeluju druga tijela ili je djelovanje ovih tijela kompenzirano. Drugi Newtonov zakon (osnovni zakon dinamike): ubrzanje koje primi tijelo je direktno proporcionalno rezultanti svih sila koje djeluju na tijelo, a obrnuto proporcionalno masi tijela. Njutnov treći zakon: dejstva dvaju tela su uvek jednaka po veličini i usmerena u suprotnim smerovima.

Faradejevi zakoni
Prvi Faradejev zakon: masa supstance koja se oslobađa na elektrodi tokom prolaska električne struje direktno je proporcionalna količini električne energije (naelektrisanja) koja prolazi kroz elektrolit (m = kq = kIt). Drugi Faradejev zakon: odnos masa različitih supstanci koje prolaze kroz hemijske transformacije na elektrodama kada identični električni naboji prolaze kroz elektrolit jednak je omjeru hemijskih ekvivalenata. Zakone je 1833–1834. godine uspostavio M. Faraday.

Prvi zakon termodinamike
Prvi zakon termodinamike je zakon održanja energije za termodinamički sistem: količina toplote Q koja je data sistemu troši se na promenu unutrašnje energije sistema U i obavljanje rada A sistema protiv spoljašnjih sila. Formula Q = U + A je u osnovi rada toplotnih motora.

Borovi postulati

Borov prvi postulat: atomski sistem je stabilan samo u stacionarnim stanjima koja odgovaraju diskretnom nizu vrijednosti atomske energije. Svaka promjena ove energije povezana je s potpunim prijelazom atoma iz jednog stacionarnog stanja u drugo. Bohrov drugi postulat: apsorpcija i emisija energije od strane atoma odvija se prema zakonu prema kojem je zračenje povezano s prijelazom monokromatsko i ima frekvenciju: h = Ei – Ek, gdje je h Plankova konstanta, a Ei i Ek su energije atoma u stacionarnim stanjima.

Pravilo lijeve ruke
Određuje smjer sile koja djeluje na provodnik sa strujom (ili pokretnu nabijenu česticu) koji se nalazi u magnetskom polju. Pravilo kaže: ako je lijeva ruka postavljena tako da ispruženi prsti pokazuju smjer struje (brzinu čestice), a linije magnetskog polja (linije magnetske indukcije) ulaze u dlan, tada lijeva ruka thumbće ukazati na smjer sile koja djeluje na provodnik (pozitivna čestica; u slučaju negativne čestice, smjer sile je suprotan).

Pravilo desne ruke
Određuje smjer indukcijske struje u vodiču koji se kreće u magnetskom polju: ako je dlan desne ruke postavljen tako da u njega ulaze linije magnetske indukcije, a savijeni palac usmjeren je duž kretanja vodiča, tada četiri ispruženi prsti pokazat će smjer indukcijske struje.

Hajgensov princip
Omogućava vam da u bilo kojem trenutku odredite položaj fronta vala. Prema Hajgensovom principu, sve tačke kroz koje prolazi front talasa u trenutku t su izvori sekundarnih sfernih talasa, a željeni položaj fronta talasa u trenutku t poklapa se sa površinom koja obavija sve sekundarne talase. Hajgensov princip objašnjava zakone refleksije i prelamanja svetlosti.

Huygens–Fresnel princip
Prema ovom principu, u bilo kojoj tački koja se nalazi izvan proizvoljne zatvorene površine koja pokriva tačkasti izvor svjetlosti, svjetlosni val pobuđen ovim izvorom može se predstaviti kao rezultat interferencije sekundarnih valova koje emituju sve točke navedene zatvorene površine. Princip vam omogućava da riješite najjednostavnije probleme difrakcije svjetlosti.

Princip relativnosti
U bilo kojem inercijskom referentnom sistemu, sve fizičke (mehaničke, elektromagnetne, itd.) pojave pod istim uslovima odvijaju se na isti način. To je generalizacija Galileovog principa relativnosti.

Galilejev princip relativnosti

Mehanički princip relativnosti, ili princip klasične mehanike: u bilo kom inercijalnom referentnom okviru, sve mehaničke pojave se javljaju na isti način pod istim uslovima.

Zvuk
Zvukom se nazivaju elastični valovi koji se šire u tekućinama, plinovima i čvrstim tvarima i koji se percipiraju ušima ljudi i životinja. Osoba ima sposobnost da čuje zvukove sa frekvencijama u rasponu od 16-20 kHz. Zvuk sa frekvencijama do 16 Hz se obično naziva infrazvukom; sa frekvencijama od 2·104–109 Hz – ultrazvuk, a sa frekvencijama od 109–1013 Hz – hiperzvuk. Nauka koja proučava zvukove naziva se "akustika".

Light
Svetlost u užem smislu pojma odnosi se na elektromagnetne talase u frekvencijskom opsegu koji percipira ljudsko oko: 7,5 '1014-4,3 '1014 Hz. Talasna dužina se kreće od 760 nm (crveno svjetlo) do 380 nm (ljubičasto svjetlo).

Naučnici sa planete Zemlje koriste mnogo alata pokušavajući da opišu kako priroda funkcionira općenito. Da dolaze do zakona i teorija. Koja je razlika? Naučni zakon se često može svesti na matematičku izjavu kao što je E = mc²; ova izjava je zasnovana na empirijskim podacima i njena istinitost je obično ograničena na određeni skup uslova. U slučaju E = mc² - brzina svjetlosti u vakuumu.

Naučna teorija često nastoji sintetizirati skup činjenica ili zapažanja o određenim fenomenima. I općenito (ali ne uvijek) pojavljuje se jasna i provjerljiva izjava o tome kako priroda funkcionira. Nije neophodno svesti naučnu teoriju na jednačinu, ali ona predstavlja nešto fundamentalno u vezi sa funkcionisanjem prirode.

I zakoni i teorije zavise od osnovnih elemenata naučne metode, kao što su stvaranje hipoteza, provođenje eksperimenata, pronalaženje (ili nenalaženje) empirijskih podataka i izvođenje zaključaka. Na kraju krajeva, naučnici moraju biti u stanju da repliciraju rezultate ako eksperiment želi da postane osnova za opšte prihvaćeni zakon ili teoriju.

U ovom članku ćemo se osvrnuti na deset znanstvenih zakona i teorija koje možete pratiti čak i ako, na primjer, ne koristite toliko često skenirajući elektronski mikroskop. Počnimo s praskom i završimo s neizvjesnošću.

Ako postoji jedna naučna teorija koju vrijedi znati, neka objasni kako je svemir dosegao svoje trenutno stanje (ili ga nije postigao). Na osnovu istraživanja koje su proveli Edwin Hubble, Georges Lemaitre i Albert Einstein, teorija Velikog praska postulira da je svemir počeo prije 14 milijardi godina ogromnim širenjem. U nekom trenutku, univerzum je bio sadržan u jednoj tački i obuhvatao je svu materiju sadašnjeg univerzuma. Ovo kretanje traje do danas, a sam univerzum se neprestano širi.

Teorija Velikog praska dobila je široku podršku u naučnim krugovima nakon što su Arno Penzias i Robert Wilson otkrili kosmičku mikrotalasnu pozadinu 1965. godine. Koristeći radio-teleskope, dva astronoma su otkrila kosmičku buku, ili statičku, koja se ne raspršuje tokom vremena. U saradnji sa istraživačem s Princetona Robertom Dickeom, par naučnika je potvrdio Dickeovu hipotezu da je originalni Veliki prasak iza sebe ostavio nisko zračenje koje se može detektovati u cijelom svemiru.

Hubbleov zakon kosmičke ekspanzije

Zadržimo Edwin Hubble na trenutak. Dok je Velika depresija bjesnila 1920-ih, Hubble je bio pionir astronomskih istraživanja. Ne samo da je dokazao da postoje i druge galaksije osim Mliječnog puta, već je otkrio i da te galaksije bježe od naše, pokret koji je nazvao recesijom.

Da bi kvantifikovao brzinu ovog galaktičkog kretanja, Habl je predložio zakon kosmičke ekspanzije, takođe poznat kao Hablov zakon. Jednačina izgleda ovako: brzina = H0 x udaljenost. Brzina predstavlja brzinu kojom se galaksije udaljavaju; H0 je Hubble konstanta, ili parametar koji pokazuje brzinu kojom se svemir širi; udaljenost je udaljenost jedne galaksije do one s kojom se vrši poređenje.

Hablova konstanta je već neko vrijeme izračunata na različitim vrijednostima, ali je trenutno zamrznuta na 70 km/s po megaparsecu. Za nas to nije toliko važno. Važno je da zakon pruža zgodan način za mjerenje brzine jedne galaksije u odnosu na našu. A ono što je takođe važno jeste da je zakon utvrdio da se Univerzum sastoji od mnogih galaksija čije kretanje se može pratiti do Velikog praska.

Keplerovi zakoni kretanja planeta

Vekovima su se naučnici borili jedni protiv drugih i verskih vođa oko orbita planeta, posebno oko toga da li kruže oko Sunca. U 16. veku, Kopernik je izneo svoj kontroverzni koncept heliocentričnosti Solarni sistem, u kojoj planete kruže oko Sunca, a ne oko Zemlje. Međutim, tek sa Johannesom Keplerom, koji je gradio na radu Tycha Brahea i drugih astronoma, pojavila se jasna naučna osnova za kretanje planeta.

Keplerova Tri zakona o kretanju planeta, razvijena početkom 17. veka, opisuju kretanje planeta oko Sunca. Prvi zakon, koji se ponekad naziva i zakon orbita, kaže da planete kruže oko Sunca po eliptičnoj orbiti. Drugi zakon, zakon površina, kaže da linija koja povezuje planetu sa Suncem formira jednaka područja u jednakim vremenskim intervalima. Drugim riječima, ako izmjerite područje stvoreno povučenom linijom od Zemlje do Sunca i pratite kretanje Zemlje 30 dana, površina će biti ista bez obzira na položaj Zemlje u odnosu na ishodište.

Treći zakon, zakon perioda, omogućava nam da uspostavimo jasnu vezu između orbitalnog perioda planete i udaljenosti do Sunca. Zahvaljujući ovom zakonu, znamo da planeta koja je relativno blizu Sunca, poput Venere, ima mnogo kraći period orbite od udaljenih planeta poput Neptuna.

Univerzalni zakon gravitacije

Ovo može biti uobičajeno danas, ali prije više od 300 godina Sir Isaac Newton je predložio revolucionarnu ideju: bilo koja dva objekta, bez obzira na njihovu masu, imaju gravitaciono privlačenje Jedan drugog. Ovaj zakon je predstavljen jednačinom s kojom se mnogi školarci susreću u srednjoj školi iz fizike i matematike.

F = G × [(m1m2)/r²]

F je gravitaciona sila između dva objekta, mjerena u njutnima. M1 i M2 su mase dvaju objekata, dok je r udaljenost između njih. G je gravitaciona konstanta, trenutno izračunata kao 6,67384(80)·10−11 ili N·m2·kg−2.

Prednost univerzalnog zakona gravitacije je u tome što vam omogućava da izračunate gravitaciono privlačenje između bilo koja dva objekta. Ova sposobnost je izuzetno korisna kada naučnici, na primer, lansiraju satelit u orbitu ili odrede kurs Meseca.

Newtonovi zakoni

Pošto govorimo o jednom od najvećih naučnika koji je ikada živeo na Zemlji, hajde da pričamo o drugim čuvenim Njutnovim zakonima. Njegova tri zakona kretanja čine suštinski dio moderne fizike. I kao i mnogi drugi zakoni fizike, oni su elegantni u svojoj jednostavnosti.

Prvi od tri zakona kaže da objekt u pokretu ostaje u pokretu osim ako na njega djeluje vanjska sila. Za lopticu koja se kotrlja po podu, vanjska sila može biti trenje između lopte i poda, ili dječak koji udara loptu u drugom smjeru.

Drugi zakon uspostavlja odnos između mase objekta (m) i njegovog ubrzanja (a) u obliku jednačine F = m x a. F predstavlja silu, mjerenu u njutnima. On je također vektor, što znači da ima usmjerenu komponentu. Zbog ubrzanja, lopta koja se kotrlja po podu ima poseban vektor u smjeru svog kretanja i to se uzima u obzir pri izračunavanju sile.

Treći zakon je prilično smislen i trebao bi vam biti poznat: za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. To jest, za svaku silu primijenjenu na objekt na površini, predmet se odbija istom silom.

Zakoni termodinamike

Britanski fizičar i pisac C. P. Snow jednom je rekao da je nenaučnik koji ne poznaje drugi zakon termodinamike sličan naučniku koji nikada nije čitao Šekspira. Snouova sada poznata izjava naglašava važnost termodinamike i potrebu da je poznaju čak i nenaučni ljudi.

Termodinamika je nauka o tome kako energija funkcioniše u sistemu, bilo da se radi o motoru ili Zemljinom jezgru. Može se svesti na nekoliko osnovnih zakona, koje je Snow opisao na sljedeći način:

• Ne možeš pobijediti.
• Nećete izbjeći gubitke.
• Ne možete napustiti igru.

Hajde da ovo malo razumemo. Rekavši da ne možete pobijediti, Snijeg je mislio da pošto su materija i energija očuvani, ne možete dobiti jedno, a da ne izgubite drugo (tj. E=mc²). Ovo takođe znači da morate da obezbedite toplotu za pokretanje motora, ali u nedostatku savršeno zatvorenog sistema, deo toplote će neizbežno biti izgubljen u motoru. otvoreni svijet, što će dovesti do drugog zakona.

Drugi zakon – gubici su neizbježni – znači da se zbog povećanja entropije ne možete vratiti u svoje prethodno energetsko stanje. Energija koncentrisana na jednom mjestu uvijek će težiti mjestima niže koncentracije.

Konačno, treći zakon - ne možete izaći iz igre - odnosi se na najnižu teoretski moguću temperaturu - minus 273,15 stepeni Celzijusa. Kada sistem dostigne apsolutnu nulu, kretanje molekula prestaje, što znači da će entropija dostići najnižu vrijednost i neće biti čak ni kinetičke energije. Ali u stvarnom svijetu nemoguće je dostići apsolutnu nulu – možete joj se samo približiti.

Arhimedova sila

Nakon što je drevni grčki Arhimed otkrio njegov princip uzgona, navodno je uzviknuo "Eureka!" (Pronašao!) i trčao gol kroz Sirakuzu. Tako kaže legenda. Otkriće je bilo tako važno. Legenda takođe kaže da je Arhimed otkrio princip kada je primetio da voda u kadi raste kada je telo uronjeno u nju.

Prema Arhimedovom principu uzgona, sila koja djeluje na potopljeni ili djelomično potopljeni predmet jednaka je masi fluida koji predmet istiskuje. Ovaj princip ima vitalni značaj u proračunima gustoće, kao i dizajnu podmornica i drugih okeanskih plovila.

Evolucija i prirodna selekcija

Sada kada smo uspostavili neke od osnovnih koncepata o tome kako je svemir nastao i kako fizički zakoni utiču na naš svakodnevni život, hajde da skrenemo pažnju na ljudski oblik i saznamo kako smo stigli ovako daleko. Prema većini naučnika, sav život na Zemlji ima zajedničkog pretka. Ali da bi nastala tako velika razlika između svih živih organizama, neki od njih su se morali pretvoriti u zasebnu vrstu.

U opštem smislu, ova diferencijacija se dogodila kroz proces evolucije. Populacije organizama i njihove osobine prošle su kroz mehanizme kao što su mutacije. One sa osobinama koje su bile povoljnije za preživljavanje, poput smeđih žaba, koje su odlične u kamuflaži u močvari, prirodno su odabrane za preživljavanje. Odatle je nastao pojam prirodna selekcija.

Ove dvije teorije možete množiti mnogo, mnogo puta, a to je zapravo ono što je Darwin uradio u 19. vijeku. Evolucija i prirodna selekcija objašnjavaju ogromnu raznolikost života na Zemlji.

Opća teorija relativnosti

Opća teorija relativnosti Alberta Einsteina bila je i ostala veliko otkriće koje je zauvijek promijenilo naš pogled na svemir. Ajnštajnov veliki proboj bila je tvrdnja da prostor i vreme nisu apsolutni i da gravitacija nije samo sila primenjena na objekat ili masu. Umjesto toga, gravitacija je posljedica činjenice da masa savija prostor i samo vrijeme (prostor-vrijeme).

Da biste razmislili o ovome, zamislite vožnju preko Zemlje u pravoj liniji u istočnom smjeru, recimo, sa sjeverne hemisfere. Nakon nekog vremena, ako neko želi precizno odrediti vašu lokaciju, bit ćete mnogo južnije i istočnije od svoje prvobitne pozicije. To je zato što je Zemlja zakrivljena. Da biste vozili pravo na istok, morate uzeti u obzir oblik Zemlje i voziti pod uglom blago sjeverno. Uporedite okruglu loptu i list papira.

Prostor je skoro ista stvar. Na primjer, za putnike na raketi koja leti oko Zemlje, bit će očigledno da lete pravolinijski u svemiru. Ali u stvarnosti, prostor-vrijeme oko njih je savijeno Zemljinom gravitacijom, zbog čega se kreću naprijed i ostaju u Zemljinoj orbiti.

Ajnštajnova teorija imala je ogroman uticaj na budućnost astrofizike i kosmologije. Objasnila je malu i neočekivanu anomaliju u Merkurovoj orbiti, pokazala kako se svjetlost zvijezda savija i postavila teorijske temelje za crne rupe.

Heisenbergov princip nesigurnosti

Proširenje Ajnštajnove teorije relativnosti naučilo nas je više o tome kako univerzum funkcioniše i pomoglo je u postavljanju temelja za kvantnu fiziku, što je dovelo do potpuno neočekivane sramote teorijske nauke. Godine 1927., spoznaja da su svi zakoni univerzuma fleksibilni u datom kontekstu dovela je do zapanjujućeg otkrića njemačkog naučnika Wernera Heisenberga.

Postulirajući svoj princip nesigurnosti, Heisenberg je shvatio da je nemoguće znati dva svojstva čestice istovremeno sa visokim nivoom tačnosti. Možete znati položaj elektrona sa visokim stepenom tačnosti, ali ne i njegov impuls, i obrnuto.

Niels Bohr je kasnije došao do otkrića koje je pomoglo da se objasni Heisenbergov princip. Bohr je otkrio da elektron ima kvalitete i čestice i vala. Koncept je postao poznat kao dualitet talas-čestica i formirao je osnovu kvantne fizike. Stoga, kada mjerimo položaj elektrona, definišemo ga kao česticu u određenoj tački u prostoru sa neodređenom talasnom dužinom. Kada mjerimo puls, tretiramo elektron kao talas, što znači da možemo znati amplitudu njegove dužine, ali ne i njegov položaj.

Cheat sheet sa formulama iz fizike za Jedinstveni državni ispit

i više (možda će biti potrebno za razrede 7, 8, 9, 10 i 11).

Prvo, slika koja se može odštampati u kompaktnom obliku.

Mehanika

1. Pritisak P=F/S
2. Gustina ρ=m/V
3. Pritisak na dubini tečnosti P=ρ∙g∙h
4. Gravitacija Ft=mg
5. 5. Arhimedova sila Fa=ρ f ∙g∙Vt
6. Jednačina kretanja za jednoliko ubrzano kretanje

X=X 0 + υ 0 ∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2a S=( υ +υ 0) ∙t /2

1. Jednačina brzine za jednoliko ubrzano kretanje υ =υ 0 +a∙t
2. Ubrzanje a=( υ -υ 0)/t
3. Kružna brzina υ =2πR/T
4. Centripetalno ubrzanje a= υ 2/R
5. Odnos perioda i frekvencije ν=1/T=ω/2π
6. Newtonov II zakon F=ma
7. Hookeov zakon Fy=-kx
8. Zakon gravitacije F=G∙M∙m/R 2
9. Težina tijela koje se kreće ubrzanjem a P=m(g+a)
10. Težina tijela koje se kreće ubrzanjem a↓ R=m(g-a)
11. Sila trenja Ftr=µN
12. Zamah tijela p=m υ
13. Impuls sile Ft=∆p
14. Moment sile M=F∙ℓ
15. Potencijalna energija tijela podignutog iznad tla Ep=mgh
16. Potencijalna energija elastično deformisanog tijela Ep=kx 2 /2
17. Kinetička energija tijela Ek=m υ 2 /2
18. Rad A=F∙S∙cosα
19. Snaga N=A/t=F∙ υ
20. Efikasnost η=Ap/Az
21. Period oscilovanja matematičkog klatna T=2π√ℓ/g
22. Period oscilovanja opružnog klatna T=2 π √m/k
23. Jednačina harmonijskih vibracija H=Hmax∙cos ωt
24. Odnos talasne dužine, njene brzine i perioda λ= υ T

Molekularna fizika i termodinamika

1. Količina supstance ν=N/Na
2. Molarna masa M=m/ν
3. sri kin. energija jednoatomnih molekula gasa Ek=3/2∙kT
4. Osnovna MKT jednačina P=nkT=1/3nm 0 υ 2
5. Gay-Lussacov zakon (izobarni proces) V/T =konst
6. Charlesov zakon (izohorni proces) P/T =konst
7. Relativna vlažnost φ=P/P 0 ∙100%
8. Int. energetski idealan. jednoatomni gas U=3/2∙M/µ∙RT
9. Rad na plin A=P∙ΔV
10. Boyle-Mariotteov zakon (izotermni proces) PV=konst
11. Količina toplote tokom zagrevanja Q=Cm(T 2 -T 1)
12. Količina toplote tokom topljenja Q=λm
13. Količina toplote tokom isparavanja Q=Lm
14. Količina toplote tokom sagorevanja goriva Q=qm
15. Jednačina stanja idealnog gasa PV=m/M∙RT
16. Prvi zakon termodinamike ΔU=A+Q
17. Efikasnost toplotnih motora η= (Q 1 - Q 2)/ Q 1
18. Efikasnost je idealna. motori (Carnotov ciklus) η= (T 1 - T 2)/ T 1

Elektrostatika i elektrodinamika - formule u fizici

1. Coulombov zakon F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
2. Jačina električnog polja E=F/q
3. Električna napetost polje tačkastog naelektrisanja E=k∙q/R 2
4. Gustoća površinskog naboja σ = q/S
5. Električna napetost polja beskonačne ravni E=2πkσ
6. Dielektrična konstanta ε=E 0 /E
7. Potencijalna energija interakcije. naelektrisanja W= k∙q 1 q 2 /R
8. Potencijal φ=W/q
9. Potencijal tačkastog naboja φ=k∙q/R
10. Napon U=A/q
11. Za jednolično električno polje U=E∙d
12. Električni kapacitet C=q/U
13. Električni kapacitet ravnog kondenzatora C=S∙ ε ∙ε 0 /d
14. Energija napunjenog kondenzatora W=qU/2=q²/2S=CU²/2
15. Jačina struje I=q/t
16. Otpor provodnika R=ρ∙ℓ/S
17. Ohmov zakon za dio kola I=U/R
18. Zakoni poslednjih. veze I 1 =I 2 =I, U 1 +U 2 =U, R 1 +R 2 =R
19. Zakoni paralelni. conn. U 1 =U 2 =U, I 1 +I 2 =I, 1/R 1 +1/R 2 =1/R
20. Snaga električne struje P=I∙U
21. Joule-Lenzov zakon Q=I 2 Rt
22. Ohmov zakon za kompletno kolo I=ε/(R+r)
23. Struja kratkog spoja (R=0) I=ε/r
24. Vektor magnetne indukcije B=Fmax/ℓ∙I
25. Amperska snaga Fa=IBℓsin α
26. Lorentzova sila Fl=Bqυsin α
27. Magnetski fluks F=BSsos α F=LI
28. Zakon elektromagnetne indukcije Ei=ΔF/Δt
29. Indukciona emf u pokretnom vodiču Ei=Vℓ υ sinα
30. EMF samoindukcije Esi=-L∙ΔI/Δt
31. Energija magnetnog polja zavojnice Wm=LI 2 /2
32. Period oscilacije br. krug T=2π ∙√LC
33. Induktivna reaktansa X L =ωL=2πLν
34. Kapacitet Xc=1/ωC
35. Efektivna vrijednost struje Id=Imax/√2,
36. Efektivna vrijednost napona Ud=Umax/√2
37. Impedansa Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Optika

1. Zakon prelamanja svjetlosti n 21 =n 2 /n 1 = υ 1 / υ 2
2. Indeks loma n 21 =sin α/sin γ
3. Formula tankog sočiva 1/F=1/d + 1/f
4. Optička snaga sočiva D=1/F
5. maksimalna interferencija: Δd=kλ,
6. min smetnje: Δd=(2k+1)λ/2
7. Diferencijalna mreža d∙sin φ=k λ

Kvantna fizika

1. Einsteinova fizika za fotoelektrični efekat hν=Aout+Ek, Ek=U z e
2. Crvena granica fotoelektričnog efekta ν k = Aout/h
3. Moment fotona P=mc=h/ λ=E/s

Fizika atomskog jezgra

Helen Czerski

Fizičar, okeanograf, voditelj popularnih naučnih programa na BBC-ju.

Kada je fizika u pitanju, zamišljamo neke formule, nešto čudno i neshvatljivo, nepotrebno običnom čoveku. Možda smo čuli nešto o kvantnoj mehanici i kosmologiji. Ali između ova dva pola leži sve što čini naš svakodnevni život: planete i sendviči, oblaci i vulkani, mehurići i muzički instrumenti. I svi su vođeni relativno malim brojem fizičkih zakona.

Ove zakone možemo stalno pratiti na djelu. Uzmite, na primjer, dva jaja - sirova i kuhana - i zavrtite ih, a zatim zaustavite. Kuhano jaje će ostati nepomično, sirovo će se ponovo početi okretati. To je zato što ste samo zaustavili školjku, ali tečnost u njoj nastavlja da rotira.

Ovo je jasna demonstracija zakona održanja ugaonog momenta. Pojednostavljeno, može se formulirati na sljedeći način: nakon što je počeo da se okreće oko konstantne ose, sistem će nastaviti da se okreće sve dok ga nešto ne zaustavi. Ovo je jedan od osnovnih zakona Univerzuma.

Dobro dođe ne samo kada treba razlikovati kuhano jaje od sirovog. Može se koristiti i za objašnjenje kako svemirski teleskop Hubble, bez ikakvog oslonca u svemiru, usmjerava svoje sočivo u određeno područje neba. Unutra samo ima rotirajuće žiroskope, koji se u suštini ponašaju na isti način kao sirovo jaje. Sam teleskop rotira oko njih i tako mijenja svoj položaj. Ispostavilo se da zakon, koji možemo testirati u našoj kuhinji, također objašnjava strukturu jedne od najistaknutijih tehnologija čovječanstva.

Poznavajući osnovne zakone koji regulišu naš svakodnevni život, prestajemo da se osećamo bespomoćno.

Da bismo razumjeli kako svijet oko nas funkcionira, prvo moramo razumjeti njegove osnove - . Moramo shvatiti da fizika nije samo ekscentrični naučnici u laboratorijama ili složene formule. Nalazi se ispred nas, svima dostupan.

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

Ako ne želite da čekate da se desi nešto zanimljivo, stavite grožđice u sok i vidite šta će se desiti. Gledajte kako se prosuta kafa suši. Kucnite kašikom po ivici šoljice i slušajte zvuk. Na kraju, pokušajte da sendvič ispustite a da ne padne licem nadole.

Prema ovom zakonu, proces čiji je jedini rezultat prenos energije u obliku toplote sa hladnijeg tela na toplije nemoguć je bez promena u samom sistemu i okolini.
Drugi zakon termodinamike izražava tendenciju sistema koji se sastoji od velikog broja haotično pokretnih čestica da spontano pređe iz manje vjerovatnih stanja u vjerovatnija stanja. Zabranjuje stvaranje vječnog motora druge vrste.
Jednake zapremine idealnih gasova pri istoj temperaturi i pritisku sadrže isti broj molekula.
Zakon je 1811. godine otkrio italijanski fizičar A. Avogadro (1776–1856).
Zakon interakcije između dvije struje koje teku u vodičima koji se nalaze na maloj udaljenosti jedan od drugog glasi: paralelni vodiči sa strujama u istom smjeru privlače se, a sa strujama u suprotnom smjeru odbijaju.
Zakon je 1820. otkrio A. M. Ampere.
Zakon hidro i aerostatike: na tijelo uronjeno u tekućinu ili plin djeluje sila uzgona usmjerena okomito prema gore, jednaka težini tekućine ili plina koje je tijelo istisnulo, a primijenjena na težište uronjenog deo tela. FA = gV, gde je g gustina tečnosti ili gasa, V je zapremina uronjenog dela tela.
Inače, zakon se može formulirati na sljedeći način: tijelo uronjeno u tekućinu ili plin gubi onoliko težine koliko teži tekućina (ili plin) koju istiskuje. Tada je P = mg - FA.
Zakon je otkrio starogrčki naučnik Arhimed 212. godine prije nove ere. e. To je osnova teorije lebdećih tijela.
Jedan od zakona idealnog gasa: pri konstantnoj temperaturi proizvod pritiska gasa i njegove zapremine je konstantna vrednost. Formula: pV = konst. Opisuje izotermni proces. Zakon univerzalne gravitacije, ili Newtonov zakon gravitacije: sva tijela privlače jedno drugo sa silom koja je direktno proporcionalna proizvodu masa ovih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Prema ovom zakonu, elastične deformacije čvrstog tijela direktno su proporcionalne vanjskim utjecajima koji ih uzrokuju. Opisuje toplotni efekat električne struje: količina toplote koja se oslobađa u vodiču kada jednosmerna struja prolazi kroz njega direktno je proporcionalna kvadratu struje, otporu provodnika i vremenu prolaska. Otkrili su ga Joule i Lenz nezavisno jedan od drugog u 19. veku. Osnovni zakon elektrostatike, koji izražava ovisnost sile interakcije između dva stacionarna točkasta naboja o udaljenosti između njih: dva stacionarna točkasta naboja međusobno djeluju sa silom koja je direktno proporcionalna proizvodu veličina ovih naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih i dielektrične konstante medija u kojem se nalaze naboji. Vrijednost je numerički jednaka sili koja djeluje između dva stacionarna točkasta naboja od po 1 C koja se nalaze u vakuumu na udaljenosti od 1 m jedno od drugog.
Coulombov zakon je jedno od eksperimentalnih opravdanja elektrodinamike. Otvoren 1785
Jedan od osnovnih zakona električne struje: jačina jednosmerne električne struje u delu kola je direktno proporcionalna naponu na krajevima ovog dela i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Vrijedi za metalne provodnike i elektrolite čija se temperatura održava konstantnom. U slučaju kompletnog kola, formuliše se na sledeći način: jačina jednosmerne električne struje u kolu je direktno proporcionalna emf izvora struje i obrnuto proporcionalna ukupnom otporu električnog kola.

Otkrio ga je 1826. G.S. Ohm.