Drugi zakon termodinamike

Prema tom zakonu, proces čiji je jedini rezultat prijenos energije u obliku topline s hladnijeg tijela na toplije nemoguć je bez promjena u samom sustavu i okoliš. Drugi zakon termodinamike izražava težnju sustava koji se sastoji od velikog broja čestica koje se kaotično kreću da spontano prijeđu iz manje vjerojatnih stanja u vjerojatnija stanja. Zabranjuje stvaranje perpetuum mobile druge vrste.

Avogardov zakon
Jednaki volumeni idealnih plinova pri istoj temperaturi i tlaku sadrže isti broj molekula. Zakon je 1811. godine otkrio talijanski fizičar A. Avogadro (1776–1856).

Amperov zakon
Zakon međudjelovanja dviju struja koje teku u vodičima koji se nalaze na kratka udaljenost jedan od drugog kaže: paralelni vodiči sa strujama istog smjera se privlače, a sa strujama suprotnog smjera se odbijaju. Zakon je 1820. godine 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 koju je tijelo istisnulo, a djeluje u težištu tijela. uronjeni dio tijela. FA = gV, gdje je g gustoća tekućine ili plina, V volumen uronjenog dijela tijela. 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 znanstvenik Arhimed 212. pr. e. To je osnova teorije lebdećih tijela.

Zakon gravitacije

Zakon univerzalne gravitacije ili Newtonov zakon gravitacije: sva tijela privlače jedno drugo silom izravno proporcionalnom umnošku masa tih tijela i obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih.

Boyle-Mariotteov zakon

Jedan od zakona idealnog plina: pri konstantnoj temperaturi umnožak tlaka plina i njegovog volumena je konstantna vrijednost. Formula: pV = konst. Opisuje izotermni proces.

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

Daltonov zakon
Jedan od osnovnih plinskih zakona: tlak smjese kemijski neinteragirajućih idealnih plinova jednak je zbroju parcijalnih tlakova tih plinova. Otkrio 1801. J. Dalton.

Joule–Lenzov zakon

Opisuje toplinski učinak električne struje: količina topline koja se oslobađa u vodiču kada kroz njega prolazi istosmjerna struja izravno je proporcionalna kvadratu struje, otporu vodiča i vremenu prolaska. Otkrili Joule i Lenz neovisno jedan o drugom u 19. stoljeću.

Coulombov zakon

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

Lenzov zakon
Prema tom zakonu inducirana struja uvijek ima takav smjer da vlastiti magnetski tok kompenzira promjene vanjskog magnetskog toka koje su uzrokovale tu struju. Lenzov zakon je posljedica zakona održanja energije. Postavio 1833. E. H. Lenz.

Ohmov zakon

Jedan od osnovnih zakona električne struje: jakost istosmjerne električne struje u jednom dijelu 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 kruga, formulira se na sljedeći način: jakost istosmjerne električne struje u krugu izravno je proporcionalna emf izvora struje i obrnuto proporcionalna ukupnom otporu električnog kruga. Otkrio ga je 1826. G.S. Ohm.

Zakon refleksije valova

Upadna zraka, odbijena zraka i okomica podignuta na točku upada zrake leže u istoj ravnini, a upadni kut jednak je kutu loma. Zakon vrijedi za zrcalni odraz.

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

Zakon loma svjetlosti

Upadna zraka, lomljena zraka i okomica vraćena na točku upada zrake leže u istoj ravnini, a za ta dva medija omjer sinusa upadnog kuta i sinusa lomnog kuta je konstantna vrijednost, koja se naziva relativni indeks loma drugog medija u odnosu na prvi.

Zakon pravocrtnog prostiranja svjetlosti

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

Zakon očuvanja naboja
Jedan od temeljnih zakona prirode: algebarski zbroj električni naboji bilo kojeg električno izoliranog sustava ostaje nepromijenjen. U električno izoliranom sustavu, zakon održanja naboja dopušta pojavu novih nabijenih čestica, ali ukupni električni naboj čestica koje se pojavljuju uvijek mora biti jednak nuli.

Zakon očuvanja količine gibanja
Jedan od osnovnih zakona mehanike: zamah svakog zatvorenog sustava, tijekom svih procesa koji se odvijaju u sustavu, ostaje konstantan (konzerviran) i može se preraspodijeliti između dijelova sustava samo kao rezultat njihove interakcije.

Charlesov zakon
Jedan od osnovnih plinskih zakona: tlak dane mase idealnog plina pri konstantnom volumenu izravno je proporcionalan temperaturi.

Zakon elektromagnetske indukcije

Opisuje pojavu pojave električno polje pri magnetskim promjenama (fenomen elektromagnetske indukcije): elektromotorna sila indukcije izravno je proporcionalna brzini promjene magnetskog toka. Koeficijent proporcionalnosti određen je sustavom jedinica, predznak je određen Lenzovim pravilom. Zakon je otkrio M. Faraday.

Zakon održanja i transformacije energije
Opći zakon prirode: energija svakog zatvorenog sustava ostaje konstantna (očuvana) tijekom svih procesa koji se odvijaju u sustavu. 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.

Newtonovi zakoni
Klasična mehanika temelji se na 3 Newtonova zakona. Prvi Newtonov 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. Drugi Newtonov zakon (temeljni zakon dinamike): ubrzanje koje primi tijelo izravno je proporcionalno rezultanti svih sila koje djeluju na tijelo, a obrnuto proporcionalno masi tijela. Treći Newtonov zakon: djelovanja dvaju tijela uvijek su jednaka po veličini i usmjerena u suprotnim smjerovima.

Faradayevi zakoni
Prvi Faradayev zakon: masa tvari koja se oslobađa na elektrodi tijekom prolaska električne struje izravno je proporcionalna količini elektriciteta (naboja) koji prolazi kroz elektrolit (m = kq = kIt). Faradayev drugi zakon: omjer masa raznih tvari koje se kemijski pretvaraju na elektrodama kada identični električni naboji prolaze kroz elektrolit jednak je omjeru kemijskih ekvivalenata. Zakone je 1833–1834 uspostavio M. Faraday.

Prvi zakon termodinamike
Prvi zakon termodinamike je zakon očuvanja energije za termodinamički sustav: količina topline Q koja se predaje sustavu troši se na promjenu unutarnje energije sustava U i izvođenje rada A od strane sustava protiv vanjskih sila. Formula Q = U + A leži u osnovi rada toplinskih strojeva.

Bohrovi postulati

Bohrov prvi postulat: 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. Drugi Bohrov postulat: 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.

Pravilo lijeve ruke
Određuje smjer sile koja djeluje na vodič 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 (brzina čestice), a linije magnetskog polja (linije magnetske indukcije) ulaze u dlan, tada lijeva ruka palac pokazat će smjer sile koja djeluje na vodič (pozitivnu česticu; kod 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 linije magnetske indukcije ulaze u njega, a savijeni palac je usmjeren duž kretanja vodiča, tada su četiri ispruženi prsti pokazat će smjer indukcijske struje.

Huygensov princip
Omogućuje određivanje položaja fronte vala u bilo kojem trenutku. Prema Huygensovom principu, sve točke kroz koje prolazi valna fronta u trenutku t su izvori sekundarnih sfernih valova, a željeni položaj valne fronte u trenutku t poklapa se s površinom koja obavija sve sekundarne valove. Huygensov princip objašnjava zakone refleksije i loma svjetlosti.

Huygens–Fresnel princip
Prema ovom principu, u bilo kojoj točki koja se nalazi 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. Načelo vam omogućuje rješavanje najjednostavnijih problema difrakcije svjetlosti.

Načelo relativnosti
U svim inercijalnim referentnim sustavima sve fizikalne (mehaničke, elektromagnetske itd.) pojave pod istim uvjetima odvijaju se na isti način. To je generalizacija Galilejevog principa relativnosti.

Galilejevo načelo relativnosti

Mehaničko načelo relativnosti ili načelo klasične mehanike: u bilo kojem inercijalnom referentnom okviru sve se mehaničke pojave odvijaju na isti način pod istim uvjetima.

Zvuk
Zvuk je naziv za elastične valove koji se šire u tekućinama, plinovima i čvrstim tijelima, a percipiraju ih uho ljudi i životinja. Osoba ima sposobnost čuti zvukove s frekvencijama u rasponu od 16-20 kHz. Zvuk s frekvencijama do 16 Hz obično se naziva infrazvuk; s frekvencijama 2·104–109 Hz – ultrazvuk, a s frekvencijama 109–1013 Hz – hiperzvuk. Znanost koja proučava zvukove zove se "akustika".

Svjetlo
Svjetlost u užem smislu pojma odnosi se na elektromagnetske valove u rasponu frekvencija koje percipira ljudsko oko: 7,5 ‘1014–4,3 ‘1014 Hz. Valne duljine su u rasponu od 760 nm (crveno svjetlo) do 380 nm (ljubičasto svjetlo).

Znanstvenici s planeta Zemlje koriste mnogo alata pokušavajući opisati kako priroda općenito funkcionira. Da dolaze do zakona i teorija. Koja je razlika? Znanstveni zakon često se može svesti na matematičku izjavu kao što je E = mc²; ova se izjava temelji na empirijskim podacima i njezina je istinitost obično ograničena na određeni skup uvjeta. U slučaju E = mc² - brzina svjetlosti u vakuumu.

Znanstvena 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 nužno svesti znanstvenu teoriju na jednadžbu, ali ona predstavlja nešto temeljno o funkcioniranju prirode.

I zakoni i teorije ovise o osnovnim elementima znanstvene metode, kao što su stvaranje hipoteza, provođenje eksperimenata, pronalaženje (ili nenalaženje) empirijskih podataka i izvođenje zaključaka. Uostalom, znanstvenici moraju biti u stanju ponoviti rezultate ako eksperiment želi postati temelj za općeprihvaćen zakon ili teoriju.

U ovom ćemo članku pogledati deset znanstvenih zakona i teorija kojih se možete osvježiti čak i ako, na primjer, ne koristite tako često skenirajući elektronski mikroskop. Počnimo s praskom, a završimo s neizvjesnošću.

Ako postoji jedna znanstvena teorija koju vrijedi znati, neka objasni kako je svemir dosegao svoje trenutno stanje (ili ga nije postigao). Na temelju istraživanja koje su proveli Edwin Hubble, Georges Lemaitre i Albert Einstein, teorija Velikog praska postulira da je svemir započeo prije 14 milijardi godina s masivnim širenjem. U nekom trenutku, svemir je bio sadržan u jednoj točki i obuhvaćao je svu materiju sadašnjeg svemira. To kretanje traje do danas, a sam svemir se neprestano širi.

Teorija Velikog praska dobila je široku podršku u znanstvenim krugovima nakon što su Arno Penzias i Robert Wilson otkrili kozmičku mikrovalnu pozadinu 1965. godine. Koristeći radioteleskope, dva su astronoma otkrila kozmičku buku, ili statiku, koja ne nestaje tijekom vremena. U suradnji s Robertom Dickeom, istraživačem s Princetona, dva su znanstvenika potvrdila Dickeovu hipotezu da je izvorni Veliki prasak iza sebe ostavio nisku razinu zračenja koja se može otkriti u cijelom svemiru.

Hubbleov zakon kozmičkog širenja

Zadržimo Edwina Hubblea na trenutak. Dok je 1920-ih bjesnila Velika depresija, Hubble je bio pionir u astronomskim istraživanjima. Ne samo da je dokazao da postoje druge galaksije osim Mliječne staze, nego je također otkrio da te galaksije jure od naše vlastite, kretanje koje je nazvao recesijom.

Kako bi se kvantificirala brzina ovog galaktičkog gibanja, Hubble je predložio zakon kozmičke ekspanzije, također poznat kao Hubbleov zakon. Jednadžba izgleda ovako: brzina = H0 x udaljenost. Brzina predstavlja brzinu kojom se galaksije udaljavaju; H0 je Hubbleova konstanta ili parametar koji pokazuje brzinu kojom se svemir širi; udaljenost je udaljenost jedne galaksije od one s kojom se vrši usporedba.

Hubbleova konstanta je već neko vrijeme izračunata na različitim vrijednostima, ali trenutno je zamrznuta na 70 km/s po megaparseku. Nama to nije toliko važno. Važno je da zakon pruža prikladan način za mjerenje brzine galaksije u odnosu na našu. A ono što je također važno je da je zakon utvrdio da se Svemir sastoji od mnogo galaksija, čije se kretanje može pratiti unatrag do Velikog praska.

Keplerovi zakoni gibanja planeta

Stoljećima su se znanstvenici borili jedni protiv drugih i vjerskih vođa oko orbita planeta, posebice oko toga kruže li oko Sunca. U 16. stoljeću Kopernik je iznio svoj kontroverzni koncept heliocentrizma Sunčev sustav, u kojem planeti kruže oko Sunca, a ne oko Zemlje. Međutim, tek s Johannesom Keplerom, koji se oslanjao na rad Tycha Brahea i drugih astronoma, pojavila se jasna znanstvena osnova za kretanje planeta.

Keplerova Tri zakona planetarnog gibanja, razvijena početkom 17. stoljeća, opisuju kretanje planeta oko Sunca. Prvi zakon, koji se ponekad naziva i zakon orbita, kaže da se planeti okreću oko Sunca u eliptičnoj orbiti. Drugi zakon, zakon površina, kaže da linija koja povezuje planet sa Suncem tvori jednake površine u jednakim vremenskim intervalima. Drugim riječima, ako izmjerite površinu stvorenu 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, omogućuje nam da uspostavimo jasnu vezu između orbitalnog perioda planeta i udaljenosti do Sunca. Zahvaljujući ovom zakonu, znamo da planet koji je relativno blizu Suncu, poput Venere, ima mnogo kraći orbitalni period od udaljenih planeta poput Neptuna.

Univerzalni zakon gravitacije

Ovo je danas uobičajeno, ali prije više od 300 godina Sir Isaac Newton iznio je revolucionarnu ideju: bilo koja dva objekta, bez obzira na njihovu masu, imaju gravitacijsko privlačenje jedni druge. Ovaj zakon predstavljen je jednadžbom s kojom se mnogi školarci susreću u srednjoj školi u fizici i matematici.

F = G × [(m1m2)/r²]

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

Prednost univerzalnog zakona gravitacije je u tome što vam omogućuje izračunavanje gravitacijske privlačnosti između bilo koja dva objekta. Ta je sposobnost iznimno korisna kada znanstvenici, primjerice, lansiraju satelit u orbitu ili određuju smjer Mjeseca.

Newtonovi zakoni

Budući da govorimo o jednom od najvećih znanstvenika koji su ikada živjeli na Zemlji, razgovarajmo o drugim poznatim Newtonovim zakonima. Njegova tri zakona gibanja čine bitan dio moderne fizike. I poput mnogih drugih zakona fizike, oni su elegantni u svojoj jednostavnosti.

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

Drugi zakon utvrđuje odnos između mase tijela (m) i njegovog ubrzanja (a) u obliku jednadžbe F = m x a. F predstavlja silu, mjereno u njutnima. Također je vektor, što znači da ima usmjerenu komponentu. Zbog ubrzanja, lopta koja se kotrlja po podu ima poseban vektor u smjeru svog gibanja i to se uzima u obzir pri izračunavanju sile.

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

Zakoni termodinamike

Britanski fizičar i pisac C. P. Snow jednom je rekao da je neznanstvenik koji ne poznaje drugi zakon termodinamike poput znanstvenika koji nikada nije čitao Shakespearea. Snowova sada poznata izjava naglašava važnost termodinamike i potrebu da je poznaju čak i ljudi koji nisu znanstvenici.

Termodinamika je znanost o tome kako energija funkcionira u sustavu, bio to motor ili Zemljina jezgra. Može se svesti na nekoliko osnovnih zakona, koje je Snow opisao na sljedeći način:

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

Razumijmo ovo malo. Rekavši da ne možete pobijediti, Snow je mislio 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 neizbježno će 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 prijašnje energetsko stanje. Energija koncentrirana na jednom mjestu uvijek će težiti mjestima niže koncentracije.

Naposljetku, treći zakon - ne možete napustiti igru ​​- 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 najnižu vrijednost i neće biti ni kinetičke energije. Ali u stvarnom svijetu nemoguće je dosegnuti apsolutnu nulu - možete joj se samo jako približiti.

Arhimedova sila

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 načelo ima životnu važnost u izračunima gustoće, kao i projektiranju podmornica i drugih oceanskih plovila.

Evolucija i prirodna selekcija

Sada kada smo utvrdili 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 dovde. Prema većini znanstvenika, sav život na Zemlji ima zajedničkog pretka. Ali da bi nastala tako velika razlika između svih živih organizama, neki od njih morali su se pretvoriti u zasebnu vrstu.

U općem smislu, ta se diferencijacija dogodila kroz proces evolucije. Populacije organizama i njihove osobine prošle su kroz mehanizme kao što su mutacije. One s osobinama koje su bile povoljnije za preživljavanje, poput smeđih žaba, koje su izvrsne u kamuflaži u močvari, bile su prirodno odabrane za preživljavanje. Odatle je izraz nastao prirodni odabir.

Možete množiti ove dvije teorije mnogo, mnogo puta, a to je zapravo ono što je Darwin učinio u 19. stoljeću. 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. Einsteinov glavni proboj bila je tvrdnja da prostor i vrijeme nisu apsolutni i da gravitacija nije samo sila koja se primjenjuje na objekt ili masu. Umjesto toga, gravitacija je posljedica činjenice da masa savija prostor i samo vrijeme (prostor-vrijeme).

Da razmislite o ovome, zamislite da se vozite preko Zemlje ravnom linijom u smjeru istoka, recimo, sa sjeverne hemisfere. Nakon nekog vremena, ako netko želi točno odrediti vašu lokaciju, bit ćete mnogo južnije i istočnije od svoje izvorne 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 ista stvar. Na primjer, za putnike na raketi koja leti oko Zemlje bit će očito da lete pravocrtno u svemiru. Ali u stvarnosti, prostor-vrijeme oko njih je savijeno Zemljinom gravitacijom, 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 nesigurnosti

Proširenje Einsteinove teorije relativnosti naučilo nas je više o tome kako svemir funkcionira i pomoglo u postavljanju temelja za kvantnu fiziku, što je dovelo do potpuno neočekivane neugodnosti teorijske znanosti. Godine 1927. spoznaja da su svi zakoni svemira fleksibilni u danom kontekstu dovela je do zapanjujućeg otkrića njemačkog znanstvenika Wernera Heisenberga.

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

Niels Bohr je kasnije 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 osnovu kvantne fizike. Stoga, kada mjerimo položaj elektrona, definiramo ga kao česticu u određenoj točki prostora s neodređenom valnom duljinom. Kada mjerimo puls, elektron tretiramo kao val, što znači da možemo znati amplitudu njegove duljine, ali ne i njegov položaj.

Varalica s 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 ispisati u kompaktnom obliku.

Mehanika

1. Tlak P=F/S
2. Gustoća ρ=m/V
3. Tlak na dubini tekućine P=ρ∙g∙h
4. Gravitacija Ft=mg
5. 5. Arhimedova sila Fa=ρ f ∙g∙Vt
6. Jednadžba gibanja za jednoliko ubrzano gibanje

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

1. Jednadžba brzine za jednoliko ubrzano gibanje 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 između 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 ubrzano a P=m(g+a)
10. Težina tijela koje se kreće ubrzano a↓ R=m(g-a)
11. Sila trenja Ftr=µN
12. Impuls 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 deformiranog 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. Učinkovitost η=Ap/Az
21. Period titranja matematičkog njihala T=2π√ℓ/g
22. Period titranja opružnog njihala T=2 π √m/k
23. Jednadžba harmonijskih vibracija H=Hmax∙cos ωt
24. Odnos između valne duljine, njezine brzine i perioda λ= υ T

Molekularna fizika i termodinamika

1. Količina tvari ν=N/Na
2. Molarna masa M=m/ν
3. Oženiti se. rodbina energija jednoatomnih molekula plina Ek=3/2∙kT
4. Osnovna MKT jednadžba 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 ideal. jednoatomski plin U=3/2∙M/µ∙RT
9. Plinski rad A=P∙ΔV
10. Boyle–Mariotteov zakon (izotermni proces) PV=const
11. Količina topline pri zagrijavanju Q=Cm(T 2 -T 1)
12. Količina topline pri taljenju Q=λm
13. Količina topline tijekom isparavanja Q=Lm
14. Količina topline pri izgaranju goriva Q=qm
15. Jednadžba stanja idealnog plina PV=m/M∙RT
16. Prvi zakon termodinamike ΔU=A+Q
17. Učinkovitost toplinskih strojeva η= (Q 1 - Q 2)/ Q 1
18. Učinkovitost 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 točkastog naboja E=k∙q/R 2
4. Površinska gustoća naboja σ = q/S
5. Električna napetost polja beskonačne ravnine E=2πkσ
6. Dielektrična konstanta ε=E 0 /E
7. Interakcija potencijalne energije. naboji W= k∙q 1 q 2 /R
8. Potencijal φ=W/q
9. Potencijal točkastog naboja φ=k∙q/R
10. Napon U=A/q
11. Za jednoliko električno polje U=E∙d
12. Električni kapacitet C=q/U
13. Električni kapacitet ravnog kondenzatora C=S∙ ε ∙ε 0 /d
14. Energija nabijenog kondenzatora W=qU/2=q²/2S=CU²/2
15. Jakost struje I=q/t
16. Otpor vodiča R=ρ∙ℓ/S
17. Ohmov zakon za dionicu strujnog kruga I=U/R
18. Zakoni posljednjeg. veze I 1 =I 2 =I, U 1 +U 2 =U, R 1 +R 2 =R
19. Paralelni zakoni. veza 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 kompletan krug I=ε/(R+r)
23. Struja kratkog spoja (R=0) I=ε/r
24. Vektor magnetske indukcije B=Fmax/ℓ∙I
25. Amperska snaga Fa=IBℓsin α
26. Lorentzova sila Fl=Bqυsin α
27. Magnetski tok F=BSsos α F=LI
28. Zakon elektromagnetske indukcije Ei=ΔF/Δt
29. EMF indukcije u vodiču koji se kreće Ei=Vℓ υ grijehα
30. EMF samoindukcije Esi=-L∙ΔI/Δt
31. Energija magnetskog polja svitka Wm=LI 2 /2
32. Period titranja br. krug T=2π ∙√LC
33. Induktivna reaktancija X L =ωL=2πLν
34. Kapacitet Xc=1/ωC
35. Vrijednost efektivne struje Id=Imax/√2,
36. Efektivna vrijednost napona Ud=Umax/√2
37. Impedancija Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Optika

1. Zakon loma svjetlosti n 21 =n 2 /n 1 = υ 1 / υ 2
2. Indeks loma n 21 =sin α/sin γ
3. Formula tanke leće 1/F=1/d + 1/f
4. Optička jakost leće D=1/F
5. max 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 efekt 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 atomske jezgre

Helen Czerski

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

Kada je u pitanju fizika, zamišljamo neke formule, nešto čudno i neshvatljivo, nepotrebno običnom čovjeku. Možda smo čuli nešto o kvantnoj mehanici i kozmologiji. Ali između ova dva pola nalazi se sve 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 neprestano 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, ali se tekućina unutar nje nastavlja okretati.

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

Dobro dolazi ne samo kada trebate razlikovati kuhano jaje od sirovog. Također se može koristiti za objašnjenje kako svemirski teleskop Hubble, bez ikakvog oslonca u svemiru, usmjerava svoju leću na određeno područje neba. Unutra samo ima rotirajuće žiroskope, koji se u biti ponašaju na isti način kao sirovo jaje. Sam teleskop se okreće oko njih i tako mijenja svoj položaj. Ispostavilo se da zakon, koji možemo isprobati u našoj kuhinji, također objašnjava strukturu 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 fiziku ne čine samo ekscentrični znanstvenici u laboratorijima ili složene 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 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 čekati da se dogodi nešto zanimljivo, stavite grožđice u sok i vidite što će se dogoditi. Gledajte kako se prolivena kava suši. Lupnite žlicom po rubu šalice i slušajte zvuk. Na kraju pokušajte ispustiti sendvič a da ne padne licem prema dolje.

Prema tom zakonu, proces čiji je jedini rezultat prijenos energije u obliku topline s hladnijeg tijela na toplije nemoguć je bez promjena u samom sustavu i okolini.
Drugi zakon termodinamike izražava težnju sustava koji se sastoji od velikog broja čestica koje se kaotično kreću da spontano prijeđu iz manje vjerojatnih stanja u vjerojatnija stanja. Zabranjuje stvaranje perpetuum mobile druge vrste.
Jednaki volumeni idealnih plinova pri istoj temperaturi i tlaku sadrže isti broj molekula.
Zakon je 1811. godine otkrio talijanski fizičar A. Avogadro (1776–1856).
Zakon međudjelovanja dviju struja koje teku u vodičima koji se nalaze na maloj udaljenosti jedan od drugog kaže: paralelni vodiči sa strujama istog smjera se privlače, a sa strujama suprotnog smjera se odbijaju.
Zakon je 1820. godine 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 koju je tijelo istisnulo, a djeluje u težištu uronjenog tijela. dio tijela. FA = gV, gdje je g gustoća tekućine ili plina, V volumen uronjenog dijela tijela.
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 znanstvenik Arhimed 212. pr. e. To je osnova teorije lebdećih tijela.
Jedan od zakona idealnog plina: pri konstantnoj temperaturi umnožak tlaka plina i njegovog volumena je konstantna vrijednost. Formula: pV = konst. Opisuje izotermni proces. Zakon univerzalne gravitacije ili Newtonov zakon gravitacije: sva tijela privlače jedno drugo silom izravno proporcionalnom umnošku masa tih tijela i obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih. Prema tom zakonu, elastične deformacije čvrstog tijela upravno su proporcionalne vanjskim utjecajima koji ih uzrokuju. Opisuje toplinski učinak električne struje: količina topline koja se oslobađa u vodiču kada kroz njega prolazi istosmjerna struja izravno je proporcionalna kvadratu struje, otporu vodiča i vremenu prolaska. Otkrili Joule i Lenz neovisno jedan o drugom u 19. stoljeću. Osnovni zakon elektrostatike, koji izražava ovisnost sile međudjelovanja između dva stacionarna točkasta naboja o udaljenosti između njih: dva stacionarna točkasta naboja međusobno djeluju silom izravno proporcionalnom umnošku veličina tih naboja i obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih i dielektrične konstante medija u kojem se naboji nalaze. Vrijednost je numerički jednaka sili koja djeluje između dva stacionarna točkasta naboja od po 1 C koji se nalaze u vakuumu na međusobnoj udaljenosti od 1 m.
Coulombov zakon jedno je od eksperimentalnih opravdanja elektrodinamike. Otvoren 1785
Jedan od osnovnih zakona električne struje: jakost istosmjerne električne struje u jednom dijelu 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 kruga, formulira se na sljedeći način: jakost istosmjerne električne struje u krugu izravno je proporcionalna emf izvora struje i obrnuto proporcionalna ukupnom otporu električnog kruga.

Otkrio ga je 1826. G.S. Ohm.