Термодинамиканың екінші заңы

Бұл заңға сәйкес, жалғыз нәтижесі энергияның жылу түріндегі салқын денеден ыстық денеге ауысуы болып табылатын процесс жүйедегі өзгерістерсіз мүмкін емес. қоршаған орта. Термодинамиканың екінші заңы хаотикалық қозғалатын бөлшектердің көп санынан тұратын жүйенің ықтималдығы аз күйден ықтималды күйге өздігінен ауысу тенденциясын білдіреді. Екінші текті мәңгілік қозғалыс машинасын жасауға тыйым салады.

Авогардо заңы
Бірдей температура мен қысымдағы идеал газдардың бірдей көлемдерінде бірдей молекулалар саны болады. Заңды 1811 жылы итальян физигі А.Авогадро (1776–1856) ашқан.

Ампер заңы
орналасқан өткізгіштерде өтетін екі токтың әрекеттесу заңы қысқа қашықтықбір-бірінен былай дейді: бір бағыттағы токтары бар параллель өткізгіштер тартылады, ал қарсы бағыттағы токтармен олар тебіледі. Заңды 1820 жылы А.М.Ампер ашқан.

Архимед заңы

Гидро- және аэростатика заңы: сұйықтыққа немесе газға батырылған денеге дене ығыстыратын сұйықтықтың немесе газдың салмағына тең тігінен жоғары бағытталған және оның ауырлық центрінде қолданылатын қалқымалы күш әсер етеді. дененің суға батырылған бөлігі. FA = gV, мұндағы g - сұйықтықтың немесе газдың тығыздығы, V - дененің батырылған бөлігінің көлемі. Әйтпесе, заңды былайша тұжырымдауға болады: сұйыққа немесе газға батырылған дене ығыстырып шығарған сұйықтың (немесе газдың) салмағындай салмақ жоғалтады. Сонда P = mg – FA. Заңды ежелгі грек ғалымы Архимед біздің эрамызға дейінгі 212 жылы ашқан. e. Ол қалқымалы денелер теориясының негізі болып табылады.

Тартылыс заңы

Бүкіләлемдік тартылыс заңы немесе Ньютонның тартылыс заңы: барлық денелер бір-бірін осы денелердің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал күшпен тартады.

Бойль-Мариот заңы

Идеал газдың заңдылықтарының бірі: тұрақты температурада газ қысымы мен оның көлемінің көбейтіндісі тұрақты шама болады. Формула: pV = const. Изотермиялық процесті сипаттайды.

Гук заңы
Бұл заңға сәйкес қатты дененің серпімді деформациялары оларды тудыратын сыртқы әсерлерге тура пропорционал.

Дальтон заңы
Негізгі газ заңдарының бірі: химиялық әрекеттеспейтін идеал газдар қоспасының қысымы осы газдардың парциалды қысымдарының қосындысына тең. 1801 жылы Дж.Дальтон ашқан.

Джоуль-Ленц заңы

Электр тогының жылу әсерін сипаттайды: өткізгіш арқылы тұрақты ток өткенде өткізгіште бөлінетін жылу мөлшері токтың квадратына, өткізгіш кедергісіне және өту уақытына тура пропорционал. 19 ғасырда Джоуль мен Ленц бір-біріне тәуелсіз ашқан.

Кулон заңы

Екі стационарлық нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу күшінің олардың арасындағы қашықтыққа тәуелділігін білдіретін электростатиканың негізгі заңы: екі қозғалмайтын нүктелік заряд осы зарядтардың шамаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және квадратына кері пропорционал күшпен әрекеттеседі. олардың арасындағы қашықтық пен зарядтар орналасқан ортаның диэлектрлік өтімділігі. Бұл шама бір-бірінен 1 м қашықтықта вакуумде орналасқан әрқайсысы 1 С екі стационарлық нүктелік зарядтардың арасында әрекет ететін күшке сандық түрде тең. Кулон заңы электродинамиканың тәжірибелік негіздемелерінің бірі болып табылады. 1785 жылы ашылған.

Ленц заңы
Бұл заңға сәйкес индукциялық ток әрқашан өзінің магнит ағыны осы токты тудырған сыртқы магнит ағынының өзгерістерін өтейтіндей бағытқа ие болады. Ленц заңы энергияның сақталу заңының салдары болып табылады. 1833 жылы Э.Х.Ленц орнатқан.

Ом заңы

Электр тогының негізгі заңдарының бірі: тізбектің бір бөлігіндегі тұрақты электр тогының күші осы бөлімнің ұштарындағы кернеуге тура пропорционал және оның кедергісіне кері пропорционал. Температурасы тұрақты сақталатын металл өткізгіштер мен электролиттер үшін жарамды. Толық тізбек болған жағдайда ол былай тұжырымдалады: тізбектегі тұрақты электр тогының күші ток көзінің ЭҚК-іне тура пропорционал және электр тізбегінің жалпы кедергісіне кері пропорционал. 1826 жылы Г.С.Ом ашқан.

Толқындардың шағылысу заңы

Түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесіне көтерілген перпендикуляр бір жазықтықта жатады, ал түсу бұрышы сыну бұрышына тең. Заң айнадағы көрініс үшін жарамды.

Паскаль заңы
Гидростатиканың негізгі заңы: сұйықтың немесе газдың бетіне сыртқы күш әсерінен пайда болған қысым барлық бағытта бірдей таралады.

Жарықтың сыну заңы

Түскен сәуле, сынған сәуле және сәуленің түсу нүктесіне қалпына келтірілген перпендикуляр бір жазықтықта жатады және осы екі орта үшін түсу бұрышы синусының сыну бұрышының синусына қатынасы тұрақты шама, біріншіге қатысты екінші ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші деп аталады.

Жарықтың түзу сызықты таралу заңы

Біртекті ортада жарықтың түзу сызықты таралатынын көрсететін геометриялық оптика заңы. Мысалы, көлеңке мен жарты көлеңкенің пайда болуын түсіндіреді.

Зарядтың сақталу заңы
Табиғаттың негізгі заңдарының бірі: алгебралық қосынды электр зарядтарыкез келген электрлік оқшауланған жүйе өзгеріссіз қалады. Электрлік оқшауланған жүйеде зарядтың сақталу заңы жаңа зарядталған бөлшектердің пайда болуына мүмкіндік береді, бірақ пайда болатын бөлшектердің жалпы электр заряды әрқашан нөлге тең болуы керек.

Импульстің сақталу заңы
Механиканың негізгі заңдарының бірі: кез келген тұйық жүйенің импульсі жүйеде болып жатқан барлық процестер кезінде тұрақты (сақталған) болып қалады және тек олардың өзара әрекеттесуі нәтижесінде жүйенің бөліктері арасында қайта бөлінуі мүмкін.

Чарльз заңы
Негізгі газ заңдарының бірі: идеал газдың берілген массасының тұрақты көлемдегі қысымы температураға тура пропорционал.

Электромагниттік индукция заңы

Пайда болу құбылысын сипаттайды электр өрісімагниттік өзгерген кезде (электромагниттік индукция құбылысы): индукцияның электр қозғаушы күші магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тура пропорционал. Пропорционалдық коэффициенті бірлік жүйесімен, белгісі Ленц ережесімен анықталады. Заңды М.Фарадей ашқан.

Энергияның сақталу және түрлену заңы
Табиғаттың жалпы заңы: кез келген тұйық жүйенің энергиясы жүйеде болып жатқан барлық процестер кезінде тұрақты (сақталған) болып қалады. Энергияны тек бір түрден екінші түрге айналдыруға және жүйенің бөліктері арасында қайта бөлуге болады. Ашық жүйе үшін оның энергиясының артуы (азаюы) онымен әрекеттесетін денелер мен физикалық өрістер энергиясының кемуіне (ұлғаюына) тең.

Ньютон заңдары
Классикалық механика Ньютонның 3 заңына негізделген. Ньютонның бірінші заңы (инерция заңы): егер оған басқа денелер әсер етпесе немесе осы денелердің әрекеті өтелсе, материалдық нүкте түзу сызықты және бірқалыпты қозғалыс немесе тыныштық күйінде болады. Ньютонның екінші заңы (динамиканың негізгі заңы): дене алған үдеу денеге әсер ететін барлық күштердің нәтижесіне тура пропорционал, ал дене массасына кері пропорционал. Ньютонның үшінші заңы: екі дененің әрекеті әрқашан шамасы бойынша бірдей және қарама-қарсы бағытта бағытталған.

Фарадей заңдары
Фарадейдің бірінші заңы: электр тогының өтуі кезінде электродта бөлінетін заттың массасы электролит арқылы өтетін электр (заряд) мөлшеріне тура пропорционал (m = kq = kIt). Фарадейдің екінші заңы: электролит арқылы бірдей электр зарядтары өткен кезде электродтарда химиялық өзгерістерге ұшырайтын әртүрлі заттардың массаларының қатынасы химиялық эквиваленттердің қатынасына тең. Заңдарды 1833–1834 жылдары М.Фарадей бекітті.

Термодинамиканың бірінші заңы
Термодинамиканың бірінші заңы – термодинамикалық жүйе үшін энергияның сақталу заңы: жүйеге берілген Q жылу мөлшері жүйенің U ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы күштерге қарсы А жұмысын орындауға жұмсалады. Жылу машиналарының жұмысының негізінде Q = U + A формуласы жатыр.

Бор постулаттары

Бордың бірінші постулаты: атомдық жүйе атом энергиясының мәндерінің дискретті тізбегіне сәйкес келетін стационарлық күйлерде ғана тұрақты болады. Бұл энергияның әрбір өзгеруі атомның бір стационарлық күйден екіншісіне толық ауысуымен байланысты. Бордың екінші постулаты: атомның энергияны жұтуы және шығаруы заңға сәйкес жүреді, оған сәйкес өтумен байланысты сәулелену монохроматикалық және жиілікке ие: h = Ei – Ek, мұндағы h - Планк тұрақтысы, ал Ei және Ek. атомның стационарлық күйдегі энергиялары болып табылады.

Сол қол ережесі
Магнит өрісінде орналасқан ток өткізгішке (немесе қозғалатын зарядталған бөлшекке) әсер ететін күштің бағытын анықтайды. Ережеде былай делінген: егер сол қол созылған саусақтар токтың бағытын (бөлшектердің жылдамдығы) және магнит өрісі сызықтары (магниттік индукция сызықтары) алақанға түсетіндей етіп орналасса, ұзартылған бас бармақ токтың бағытын көрсетеді. өткізгішке әсер ететін күш (оң бөлшек; теріс бөлшек жағдайында күштің бағыты қарама-қарсы).

Оң қол ережесі
Магнит өрісінде қозғалатын өткізгіштегі индукциялық токтың бағытын анықтайды: егер оң қолдың алақаны магниттік индукция сызықтары оған енетіндей орналасса және иілген бас бармақ өткізгіштің қозғалысы бойымен бағытталған болса, онда төрт ұзартылған саусақтар индукциялық токтың бағытын көрсетеді.

Гюйгенс принципі
Кез келген уақытта толқындық фронттың орнын анықтауға мүмкіндік береді. Гюйгенс принципі бойынша t уақытында толқындық фронт өтетін барлық нүктелер екінші реттік сфералық толқындардың көздері болып табылады және t уақытындағы толқындық фронттың қалаған орны барлық екінші реттік толқындарды қамтитын бетпен сәйкес келеді. Гюйгенс принципі жарықтың шағылу және сыну заңдылықтарын түсіндіреді.

Гюйгенс-Френель принципі
Бұл принцип бойынша жарықтың нүктелік көзін жабатын ерікті тұйық беттің сыртында орналасқан кез келген нүктеде осы көзден қозғалған жарық толқыны көрсетілген тұйық беттің барлық нүктелері шығаратын екінші реттік толқындардың интерференциясының нәтижесі ретінде ұсынылуы мүмкін. Бұл принцип жарық дифракциясының қарапайым есептерін шешуге мүмкіндік береді.

Салыстырмалылық принципі
Кез келген инерциялық санақ жүйелерінде бірдей жағдайда барлық физикалық (механикалық, электромагниттік және т.б.) құбылыстар бірдей жүреді. Бұл Галилейдің салыстырмалылық принципін жалпылау.

Галилейдің салыстырмалылық принципі

Салыстырмалылықтың механикалық принципі немесе классикалық механиканың принципі: кез келген инерциялық санақ жүйесінде барлық механикалық құбылыстар бірдей жағдайда бірдей жүреді.

Дыбыс
Дыбыс деп сұйықтарда, газдарда және қатты денелерде таралатын және адам мен жануарлардың құлағы арқылы қабылданатын серпімді толқындарды атайды. Адамның 16–20 кГц диапазонындағы жиіліктегі дыбыстарды есту қабілеті бар. Жиілігі 16 Гц-ке дейінгі дыбыс әдетте инфрадыбыс деп аталады; 2·104–109 Гц жиілікте – УДЗ, ал 109–1013 Гц жиілікте – гипердыбыс. Дыбыстарды зерттейтін ғылым «акустика» деп аталады.

Жарық
Терминнің тар мағынасында жарық адам көзімен қабылданатын жиілік диапазонындағы электромагниттік толқындарды білдіреді: 7,5 ‘1014–4,3 ‘1014 Гц. Толқын ұзындығы 760 нм-ден (қызыл жарық) 380 нм-ге (күлгін жарық) дейін ауытқиды.

Жер планетасының ғалымдары табиғаттың қалай жұмыс істейтінін сипаттауға тырысатын көптеген құралдарды пайдаланады. Олар заңдар мен теорияларға келеді. Айырмашылық неде? Ғылыми заңды жиі E = mc² сияқты математикалық тұжырымға келтіруге болады; бұл мәлімдеме эмпирикалық деректерге негізделген және оның ақиқаты әдетте белгілі бір шарттар жиынтығымен шектеледі. Е = mc² жағдайында – вакуумдегі жарық жылдамдығы.

Ғылыми теория көбінесе нақты құбылыстар туралы фактілер немесе бақылаулар жиынтығын синтездеуге тырысады. Жалпы алғанда (бірақ әрқашан емес) табиғаттың қалай жұмыс істейтініне қатысты нақты және тексерілетін мәлімдеме пайда болады. Ғылыми теорияны теңдеуге келтірудің қажеті жоқ, бірақ ол табиғаттың жұмысы туралы іргелі нәрсені білдіреді.

Заңдар да, теориялар да ғылыми әдістің гипотеза құру, эксперимент жүргізу, эмпирикалық мәліметтерді табу (немесе таппау) және қорытынды жасау сияқты негізгі элементтеріне байланысты. Ақыр соңында, егер эксперимент жалпы қабылданған заң немесе теория үшін негіз болу үшін ғалымдар нәтижелерді қайталай алуы керек.

Бұл мақалада, мысалы, сканерлеуші ​​электронды микроскопты жиі пайдаланбасаңыз да, сіз зерттей алатын он ғылыми заң мен теорияны қарастырамыз. Жарылыспен бастайық және белгісіздікпен аяқтаймыз.

Білуге ​​тұрарлық бір ғылыми теория болса, ғаламның қазіргі күйіне қалай жеткенін (немесе оған жетпегенін) түсіндірсін. Эдвин Хаббл, Джордж Лемейтр және Альберт Эйнштейн жүргізген зерттеулерге сүйене отырып, Үлкен жарылыс теориясы ғаламның 14 миллиард жыл бұрын жаппай кеңеюмен басталғанын алға тартады. Бір сәтте ғалам бір нүктеде болды және қазіргі ғаламның барлық материясын қамтыды. Бұл қозғалыс күні бүгінге дейін жалғасуда және ғаламның өзі үнемі кеңеюде.

Үлкен жарылыс теориясы 1965 жылы Арно Пензиас пен Роберт Уилсон ғарыштық микротолқынды фонын ашқаннан кейін ғылыми ортада кеңінен қолдау тапты. Радиотелескоптарды пайдалана отырып, екі астроном ғарыштық шуды немесе уақыт өте келе жойылмайтын статикалық шуды тапты. Принстондық зерттеуші Роберт Дикпен бірлесе отырып, ғалымдар жұбы Диктің бастапқы Үлкен жарылыс бүкіл әлемде анықталатын төмен деңгейдегі сәулеленуді қалдырды деген гипотезасын растады.

Хабблдың ғарыштық кеңею заңы

Эдвин Хабблды бір секунд ұстайық. 1920 жылдары Ұлы Депрессия жүріп жатқанда, Хаббл астрономиялық зерттеулерге мұрындық болды. Ол Құс жолынан басқа галактикалардың бар екенін дәлелдеп қана қойған жоқ, сонымен бірге бұл галактикалардың біздің галактикадан асығып бара жатқанын анықтады, бұл қозғалысты ол рецессия деп атады.

Осы галактикалық қозғалыстың жылдамдығын анықтау үшін Хаббл ғарыштық кеңею заңын ұсынды, оны Хаббл заңы деп те атайды. Теңдеу келесідей көрінеді: жылдамдық = H0 x қашықтық. Жылдамдық галактикалардың алыстау жылдамдығын білдіреді; H0 – Хаббл тұрақтысы немесе ғаламның кеңею жылдамдығын көрсететін параметр; қашықтық – бір галактиканың салыстыру жүргізілетін галактикаға дейінгі қашықтығы.

Хаббл тұрақтысы біршама уақыт бойы әртүрлі мәндерде есептелді, бірақ қазіргі уақытта ол мегапарсек үшін 70 км/с жылдамдықпен қатып тұр. Біз үшін бұл соншалықты маңызды емес. Ең бастысы, заң біздің галактикаға қатысты галактиканың жылдамдығын өлшеудің ыңғайлы әдісін береді. Тағы бір маңыздысы, заң Әлемнің қозғалысын Үлкен жарылысқа дейін байқауға болатын көптеген галактикалардан тұратынын белгіледі.

Планеталар қозғалысының Кеплер заңдары

Ғасырлар бойы ғалымдар бір-бірімен және діни жетекшілермен планеталардың орбиталары, әсіресе олардың күнді айналып өтуі туралы күресті. 16 ғасырда Коперник өзінің қарама-қайшылықты гелиоцентристік тұжырымдамасын алға тартты күн жүйесі, онда планеталар Жерді емес, Күнді айналады. Дегенмен, планеталар қозғалысының нақты ғылыми негізі Тихо Браэ және басқа астрономдардың жұмысына негізделген Иоганнес Кеплердің көмегімен ғана пайда болды.

Кеплердің 17 ғасырдың басында әзірленген планеталар қозғалысының үш заңы планеталардың Күнді айнала қозғалысын сипаттайды. Бірінші заң, кейде орбита заңы деп аталады, планеталар Күнді эллипстік орбитада айналады. Екінші заң, аудандар заңы планетаны Күнмен байланыстыратын сызық тең уақыт аралықтарында тең аудандарды құрайтынын айтады. Басқаша айтқанда, егер сіз Жерден Күнге сызылған сызық арқылы жасалған аумақты өлшеп, Жердің қозғалысын 30 күн бойы бақылап отырсаңыз, аудан Жердің басына қатысты орналасуына қарамастан бірдей болады.

Үшінші заң, периодтар заңы планетаның орбиталық периоды мен Күнге дейінгі қашықтық арасындағы нақты байланысты орнатуға мүмкіндік береді. Осы заңның арқасында біз Күнге салыстырмалы түрде жақын орналасқан Венера сияқты планетаның орбиталық кезеңі Нептун сияқты алыс планеталарға қарағанда әлдеқайда қысқа екенін білеміз.

Дүниежүзілік тартылыс заңы

Бұл бүгінгі курсқа сәйкес болуы мүмкін, бірақ 300 жылдан астам бұрын сэр Исаак Ньютон революциялық идеяны ұсынды: кез келген екі нысан, олардың массасына қарамастан, гравитациялық тартылысБір-бірін. Бұл заң көптеген мектеп оқушылары орта мектепте физика мен математикада кездесетін теңдеумен ұсынылған.

F = G × [(m1m2)/r²]

F – Ньютонмен өлшенетін екі объект арасындағы тартылыс күші. M1 және M2 - екі нысанның массалары, ал r - олардың арасындағы қашықтық. G – гравитациялық тұрақты, қазіргі уақытта 6,67384(80)·10−11 немесе N·m2·kg−2 ретінде есептелген.

Бүкіләлемдік тартылыс заңының артықшылығы - ол кез келген екі объект арасындағы тартылыс күшін есептеуге мүмкіндік береді. Бұл қабілет ғалымдар, мысалы, орбитаға спутникті шығарғанда немесе Айдың бағытын анықтағанда өте пайдалы.

Ньютон заңдары

Біз жер бетінде өмір сүрген ең ұлы ғалымдардың бірі туралы айтып жатқандықтан, Ньютонның басқа да әйгілі заңдары туралы сөйлесейік. Оның үш қозғалыс заңы қазіргі физиканың маңызды бөлігін құрайды. Физиканың көптеген басқа заңдары сияқты, олар қарапайымдылығымен талғампаз.

Үш заңның біріншісі қозғалыстағы зат сыртқы күш әсер етпесе, қозғалыста қала береді. Еденде домалаған доп үшін сыртқы күш доп пен еден арасындағы үйкеліс немесе баланың допты басқа бағытта соғуы болуы мүмкін.

Екінші заң заттың массасы (m) мен оның үдеуі (а) арасындағы байланысты F = m x a теңдеуі түрінде белгілейді. F Ньютонмен өлшенетін күшті білдіреді. Ол сонымен қатар вектор болып табылады, яғни оның бағыттаушы компоненті бар. Үдеудің арқасында еденде домалап жатқан доптың қозғалыс бағытында ерекше векторы болады және бұл күшті есептеу кезінде ескеріледі.

Үшінші заң өте мағыналы және сізге таныс болуы керек: әрбір әрекет үшін тең және қарама-қарсы реакция бар. Яғни, жер бетіндегі затқа әсер еткен әрбір күш үшін зат бірдей күшпен итеріледі.

Термодинамика заңдары

Ағылшын физигі және жазушысы К.П.Сноу бірде термодинамиканың екінші заңын білмейтін ғалым емес адам Шекспирді оқымаған ғалымға ұқсайды деген. Сноудың қазір әйгілі мәлімдемесі термодинамиканың маңыздылығын және оны тіпті ғылыми емес адамдардың білуі қажеттілігін атап өтті.

Термодинамика - бұл қозғалтқыш немесе Жердің ядросы болсын, жүйеде энергия қалай жұмыс істейтіні туралы ғылым. Оны бірнеше негізгі заңдарға дейін қысқартуға болады, оларды Сноу келесідей сипаттады:

• Сіз жеңе алмайсыз.
• Сіз шығындардан аулақ болмайсыз.
• Сіз ойыннан шыға алмайсыз.

Осыны аздап түсініп көрейік. Сіз жеңе алмайсыз деп, Қар материя мен энергия сақталғандықтан, екіншісін жоғалтпай біреуін алуға болмайтынын білдірді (яғни, E=mc²). Бұл сондай-ақ қозғалтқышты іске қосу үшін жылуды беру керек дегенді білдіреді, бірақ мінсіз жабық жүйе болмаған кезде қозғалтқышқа біраз жылу сөзсіз жоғалады. ашық әлем, бұл екінші заңға әкеледі.

Екінші заң - жоғалтулар сөзсіз - бұл энтропияның жоғарылауына байланысты сіз бұрынғы энергетикалық күйіңізге орала алмайсыз. Бір жерде шоғырланған энергия әрқашан төмен шоғырланған жерлерге бейім болады.

Соңында, үшінші заң - сіз ойыннан шыға алмайсыз - теориялық мүмкін болатын ең төменгі температураға - минус 273,15 градус Цельсийге қолданылады. Жүйе абсолютті нөлге жеткенде, молекулалардың қозғалысы тоқтайды, яғни энтропия ең төменгі мәнге жетеді және тіпті кинетикалық энергия болмайды. Бірақ нақты әлемде абсолютті нөлге жету мүмкін емес - сіз оған өте жақындай аласыз.

Архимед күші

Ежелгі грек Архимед өзінің қалтқылық принципін ашқаннан кейін ол «Эврика!» деп айғайлады. (Таптым!) және Сиракуза арқылы жалаңаш жүгірді. Аңыз осылай дейді. Жаңалық өте маңызды болды. Сондай-ақ аңызда Архимед бұл принципті ваннаға денені батырған кезде судың көтерілетінін байқаған кезде ашқаны айтылады.

Архимедтің қалтқылық принципі бойынша суға батқан немесе жартылай су астында қалған затқа әсер ететін күш зат ығыстыратын сұйықтықтың массасына тең. Бұл принцип бар өмірлік маңыздылығытығыздықты есептеуде, сондай-ақ суасты қайықтары мен басқа да мұхиттағы кемелерді жобалауда.

Эволюция және табиғи сұрыпталу

Енді біз ғаламның қалай пайда болғаны және физикалық заңдардың күнделікті өмірімізге қалай әсер ететіні туралы кейбір негізгі ұғымдарды анықтағаннан кейін, назарымызды адам пішініне аударып, осы уақытқа дейін қалай жеткенімізді білейік. Ғалымдардың көпшілігінің пікірінше, жер бетіндегі барлық тіршілік атаулының ортақ атасы бар. Бірақ барлық тірі организмдер арасында осындай үлкен айырмашылық пайда болуы үшін олардың кейбіреулері жеке түрге айналуы керек болды.

Жалпы мағынада бұл дифференциация эволюция процесі арқылы болды. Ағзалардың популяциясы және олардың белгілері мутация сияқты механизмдерден өтті. Табиғатта өмір сүру үшін батпақты камуфляжда өте жақсы қоңыр бақалар сияқты өмір сүруге тиімдірек қасиеттері бар адамдар таңдалды. Терминнің пайда болған жері табиғи іріктеу.

Сіз бұл екі теорияны бірнеше рет көбейте аласыз және бұл Дарвиннің 19 ғасырда жасағаны. Эволюция мен табиғи сұрыпталу жер бетіндегі тіршіліктің алуан түрлілігін түсіндіреді.

Жалпы салыстырмалылық теориясы

Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы біздің ғаламға деген көзқарасымызды мәңгілікке өзгерткен ірі жаңалық болды және болып қала береді. Эйнштейннің басты жетістігі - кеңістік пен уақыт абсолютті емес және тартылыс объектіге немесе массаға қолданылатын жай ғана күш емес деген тұжырым болды. Керісінше, гравитация массаның кеңістік пен уақыттың өзін (кеңістік-уақыт) иілуіне байланысты.

Бұл туралы ойлану үшін, мысалы, Солтүстік жарты шардан шығыс бағытта Жерді түзу сызықпен айдап бара жатқаныңызды елестетіңіз. Біраз уақыттан кейін, егер біреу сіздің орналасқан жеріңізді дәл анықтағысы келсе, сіз бастапқы позицияңыздан әлдеқайда оңтүстікке және шығысқа қарай боласыз. Себебі, Жер қисық. Тікелей шығысқа қарай жүру үшін Жердің пішінін ескеріп, сәл солтүстікке бұрышпен жүргізу керек. Дөңгелек шар мен қағаз парағын салыстыр.

Кеңістік - бұл бірдей нәрсе. Мысалы, Жерді айналып ұшып бара жатқан зымырандағы жолаушыларға олардың ғарышта түзу сызықта ұшып жүргені анық болады. Бірақ шын мәнінде, олардың айналасындағы кеңістік уақыт Жердің тартылыс күшімен иілуде, бұл олардың алға жылжуына және Жер орбитасында қалуына әкеледі.

Эйнштейннің теориясы астрофизика мен космологияның болашағына үлкен әсер етті. Ол Меркурий орбитасындағы кішкентай және күтпеген аномалияны түсіндірді, жұлдыз жарығы қалай иілетінін көрсетті және қара тесіктердің теориялық негіздерін қалады.

Гейзенбергтің белгісіздік принципі

Эйнштейннің салыстырмалылық теориясының кеңеюі бізге ғаламның қалай жұмыс істейтіні туралы көбірек үйретті және кванттық физиканың негізін қалауға көмектесті, бұл теориялық ғылымның мүлдем күтпеген ыңғайсыздығына әкелді. 1927 жылы Ғаламның барлық заңдары берілген контексте икемді екенін түсіну неміс ғалымы Вернер Гейзенбергтің таңғажайып ашылуына әкелді.

Гейзенберг өзінің белгісіздік принципін қою арқылы бөлшектің екі қасиетін жоғары дәлдікпен бір уақытта білу мүмкін еместігін түсінді. Электронның орнын жоғары дәлдікпен білуге ​​болады, бірақ оның импульсін емес, керісінше.

Нильс Бор кейінірек Гейзенберг принципін түсіндіруге көмектесетін жаңалық жасады. Бор электронның бөлшектің де, толқынның да қасиеттері бар екенін анықтады. Тұжырымдама толқындық-бөлшектік дуализм ретінде белгілі болды және кванттық физиканың негізін құрады. Сондықтан электронның орнын өлшегенде, біз оны толқын ұзындығы белгісіз кеңістіктегі белгілі бір нүктедегі бөлшек ретінде анықтаймыз. Импульсті өлшегенде, біз электронды толқын ретінде қарастырамыз, яғни оның ұзындығының амплитудасын біле аламыз, бірақ оның орнын емес.

Бірыңғай мемлекеттік емтиханға арналған физикадан формулалары бар алдау парағы

және одан да көп (7, 8, 9, 10 және 11-сыныптар үшін қажет болуы мүмкін).

Біріншіден, ықшам түрде басып шығаруға болатын сурет.

Механика

1. Қысым P=F/S
2. Тығыздығы ρ=м/В
3. Сұйықтық тереңдігіндегі қысым P=ρ∙g∙сағ
4. Гравитация Ft = мг
5. 5. Архимед күші Fa=ρ f ∙g∙Vt
6. Бірқалыпты үдетілген қозғалыс үшін қозғалыс теңдеуі

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

1. Бірқалыпты үдетілген қозғалыс үшін жылдамдық теңдеуі υ =υ 0 +a∙t
2. үдеу a=( υ -υ 0)/т
3. Айналмалы жылдамдық υ =2πR/T
4. Центрге тартқыш үдеу a= υ 2/Р
5. Период пен жиілік арасындағы байланыс ν=1/T=ω/2π
6. Ньютонның II заңы F=ma
7. Гук заңы Fy=-kx
8. Ауырлық заңы F=G∙M∙m/R 2
9. a P=m(g+a) үдеуімен қозғалатын дененің салмағы
10. үдеумен қозғалатын дененің салмағы а↓ Р=m(g-a)
11. Үйкеліс күші Ftr=µN
12. Дене импульсі p=m υ
13. Күш импульсі Ft=∆p
14. Күш моменті M=F∙ℓ
15. Жерден жоғары көтерілген дененің потенциалдық энергиясы Ep=mgh
16. Серпімді деформацияланған дененің потенциалдық энергиясы Ep=kx 2 /2
17. Дененің кинетикалық энергиясы Ek=m υ 2 /2
18. Жұмыс A=F∙S∙cosα
19. Қуат N=A/t=F∙ υ
20. Тиімділік η=Ap/Az
21. Математикалық маятниктің тербеліс периоды T=2π√ℓ/г
22. Серіппелі маятниктің тербеліс периоды T=2 π √м/к
23. Гармоникалық тербелістердің теңдеуі Х=Хmax∙cos ωt
24. Толқын ұзындығы, оның жылдамдығы және периоды арасындағы байланыс λ= υ Т

Молекулалық физика және термодинамика

1. Заттың мөлшері ν=N/Na
2. Молярлық массасы M=m/ν
3. Сәр. туыс. бір атомды газ молекулаларының энергиясы Ек=3/2∙кТ
4. Негізгі MKT теңдеуі P=nkT=1/3nm 0 υ 2
5. Гей-Люссак заңы (изобарлық процесс) V/T =const
6. Чарльз заңы (изохоралық процесс) P/T =const
7. Салыстырмалы ылғалдылық φ=P/P 0 ∙100%
8. Int. энергетикалық идеал. бір атомды газ U=3/2∙M/µ∙RT
9. Газ жұмысы A=P∙ΔV
10. Бойль – Мариот заңы (изотермиялық процесс) PV=const
11. Қыздыру кезіндегі жылу мөлшері Q=Cm(T 2 -T 1)
12. Балқу кезіндегі жылу мөлшері Q=λm
13. Булану кезіндегі жылу мөлшері Q=Lm
14. Отын жану кезіндегі жылу мөлшері Q=qm
15. Идеал газ күйінің теңдеуі PV=m/M∙RT
16. Термодинамиканың бірінші бастамасы ΔU=A+Q
17. Жылу қозғалтқыштарының ПӘК η= (Q 1 - Q 2)/ Q 1
18. Тиімділік идеалды. қозғалтқыштар (Карно циклі) η= (T 1 - T 2)/ T 1

Электростатика және электродинамика – физикадағы формулалар

1. Кулон заңы F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
2. Электр өрісінің кернеулігі E=F/q
3. Электр кернеуі нүктелік заряд өрісі E=k∙q/R 2
4. Беттік зарядтың тығыздығы σ = q/S
5. Электр кернеуі шексіз жазықтықтың өрістері E=2πkσ
6. Диэлектрлік өтімділік ε=E 0 /E
7. Әсерлесудің потенциалдық энергиясы. зарядтар W= k∙q 1 q 2 /R
8. Потенциал φ=W/q
9. Нүктелік заряд потенциалы φ=k∙q/R
10. Кернеу U=A/q
11. Біртекті электр өрісі үшін U=E∙d
12. Электр сыйымдылығы C=q/U
13. Жазық конденсатордың электр сыйымдылығы C=S∙ ε ∙ε 0 /күн
14. Зарядталған конденсатордың энергиясы W=qU/2=q²/2С=CU²/2
15. Ток күші I=q/t
16. Өткізгіш кедергісі R=ρ∙ℓ/S
17. I=U/R тізбек бөлімі үшін Ом заңы
18. Соңғы заңдар. қосылыстар I 1 =I 2 =I, U 1 +U 2 =U, R 1 +R 2 =R
19. Заңдар параллельді. конн. U 1 =U 2 =U, I 1 +I 2 =I, 1/R 1 +1/R 2 =1/R
20. Электр тогының қуаты P=I∙U
21. Джоуль-Ленц заңы Q=I 2 Rt
22. Толық тізбек үшін Ом заңы I=ε/(R+r)
23. Қысқа тұйықталу тогы (R=0) I=ε/r
24. Магниттік индукция векторы B=Fmax/ℓ∙I
25. Ампер қуаты Fa=IBℓsin α
26. Лоренц күші Fl=Bqυsin α
27. Магнит ағыны Ф=BSсos α Ф=LI
28. Электромагниттік индукция заңы Ei=ΔФ/Δt
29. Қозғалыстағы өткізгіштегі индукциялық ЭҚК Ei=Вℓ υ sinα
30. Өздігінен индукциялық ЭҚК Esi=-L∙ΔI/Δt
31. Катушка магнит өрісінің энергиясы Wm=LI 2 /2
32. Тербеліс кезеңі №. T=2π ∙√LC схемасы
33. Индуктивті реактивтілік X L =ωL=2πLν
34. Сыйымдылық Xc=1/ωC
35. Тиімді ток мәні Id=Imax/√2,
36. Кернеудің тиімді мәні Ud=Umax/√2
37. Кедергі Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Оптика

1. Жарықтың сыну заңы n 21 =n 2 /n 1 = υ 1 / υ 2
2. Сыну көрсеткіші n 21 =sin α/sin γ
3. Жұқа линзаның формуласы 1/F=1/d + 1/f
4. Объективтің оптикалық қуаты D=1/F
5. максималды кедергі: Δd=kλ,
6. минимум кедергі: Δd=(2k+1)λ/2
7. Дифференциалдық тор d∙sin φ=k λ

Кванттық физика

1. Фотоэффект үшін Эйнштейн физикасы hν=Aout+Ek, Ek=U z e
2. Фотоэффекттің қызыл шекарасы ν k = Aout/h
3. Фотон импульсі P=mc=h/ λ=E/s

Атом ядросының физикасы

Хелен Черски

Физик, океанограф, BBC-дегі ғылыми-көпшілік бағдарламалардың жүргізушісі.

Физикаға келетін болсақ, біз кейбір формулаларды елестетеміз, біртүрлі және түсініксіз, қажетсіз нәрсе қарапайым адамға. Біз кванттық механика мен космология туралы бірдеңе естіген шығармыз. Бірақ осы екі полюстің арасында біздің күнделікті өмірімізді құрайтын барлық нәрсе жатыр: планеталар мен бутербродтар, бұлттар мен жанартаулар, көпіршіктер мен музыкалық аспаптар. Және олардың барлығы физикалық заңдардың салыстырмалы түрде аз санымен басқарылады.

Біз бұл заңдарды іс-әрекетте үнемі қадағалай аламыз. Мысалы, екі жұмыртқаны алыңыз - шикі және қайнатылған - және оларды айналдырыңыз, содан кейін тоқтатыңыз. Пісірілген жұмыртқа қозғалыссыз қалады, шикі жұмыртқа қайтадан айнала бастайды. Себебі сіз тек қабықты тоқтаттыңыз, бірақ ішіндегі сұйықтық айналуды жалғастырады.

Бұл бұрыштық импульстің сақталу заңының айқын көрінісі. Жеңілдетілген түрде оны келесідей тұжырымдауға болады: тұрақты ось айналасында айнала бастағаннан кейін, жүйе оны бір нәрсе тоқтатқанша айналуды жалғастырады. Бұл Әлемнің негізгі заңдарының бірі.

Бұл қайнатылған жұмыртқаны шикіден ажырату қажет болғанда ғана емес пайдалы. Сондай-ақ, оны Хаббл ғарыштық телескопы ғарышта ешқандай тіреусіз, өзінің линзасын аспанның белгілі бір аймағына қалай бағыттайтынын түсіндіру үшін де пайдаланылуы мүмкін. Оның ішінде айналмалы гироскоптар бар, олар негізінен дәл солай әрекет етеді шикі жұмыртқа. Телескоптың өзі олардың айналасында айналады және осылайша өз орнын өзгертеді. Біздің асханада сынап көретін заң адамзаттың ең көрнекті технологияларының бірінің құрылымын да түсіндіреді екен.

Күнделікті өмірімізді реттейтін негізгі заңдарды біле отырып, біз өзімізді дәрменсіз сезінуді тоқтатамыз.

Бізді қоршаған әлем қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін алдымен оның негіздерін түсінуіміз керек -. Біз физиканың зертханалардағы немесе күрделі формулалардағы эксцентрик ғалымдар туралы ғана емес екенін түсінуіміз керек. Ол біздің көз алдымызда, барлығына қолжетімді.

Неден бастау керек деп ойлайсыз. Әрине, сіз біртүрлі немесе түсініксіз нәрсені байқадыңыз, бірақ бұл туралы ойланудың орнына, сіз өзіңізді ересек адаммын және бұған уақытыңыз жоқ деп айттыңыз. Черский мұндай нәрселерді ысырып тастамай, солардан бастауға кеңес береді.

Қызықты нәрсе болғанша күткіңіз келмесе, мейізді содаға салып, не болатынын көріңіз. Төгілген кофенің кебуін қараңыз. Кесенің шетін қасықпен түртіп, дыбысты тыңдаңыз. Соңында сэндвичті бетін төмен түсірмей түсіріп көріңіз.

Бұл заңға сәйкес, жалғыз нәтижесі энергияның жылу түрінде суық денеден ыстық денеге ауысуы болатын процесс жүйенің өзінде және қоршаған ортада өзгерістерсіз мүмкін емес.
Термодинамиканың екінші заңы хаотикалық қозғалатын бөлшектердің көп санынан тұратын жүйенің ықтималдығы аз күйден ықтималды күйге өздігінен ауысу тенденциясын білдіреді. Екінші текті мәңгілік қозғалыс машинасын жасауға тыйым салады.
Бірдей температура мен қысымдағы идеал газдардың бірдей көлемдерінде бірдей молекулалар саны болады.
Заңды 1811 жылы итальян физигі А.Авогадро (1776–1856) ашқан.
Бір-бірінен қысқа қашықтықта орналасқан өткізгіштерде ағып жатқан екі токтың өзара әрекеттесу заңы мынаны көрсетеді: бір бағыттағы токтары бар параллель өткізгіштер тартылады, ал қарсы бағыттағы токтармен олар кері тебеді.
Заңды 1820 жылы А.М.Ампер ашқан.
Гидро және аэростатика заңы: сұйықтыққа немесе газға батырылған денеге тігінен жоғары бағытталған, дене ығыстыратын сұйықтықтың немесе газдың салмағына тең және батырылған дененің ауырлық центрінде қолданылатын қалқымалы күш әсер етеді. дененің бөлігі. FA = gV, мұндағы g - сұйықтықтың немесе газдың тығыздығы, V - дененің батырылған бөлігінің көлемі.
Әйтпесе, заңды былайша тұжырымдауға болады: сұйыққа немесе газға батырылған дене ығыстырып шығарған сұйықтың (немесе газдың) салмағындай салмақ жоғалтады. Сонда P = mg - FA.
Заңды ежелгі грек ғалымы Архимед біздің эрамызға дейінгі 212 жылы ашқан. e. Ол қалқымалы денелер теориясының негізі болып табылады.
Идеал газдың заңдылықтарының бірі: тұрақты температурада газ қысымы мен оның көлемінің көбейтіндісі тұрақты шама болады. Формула: pV = const. Изотермиялық процесті сипаттайды. Бүкіләлемдік тартылыс заңы немесе Ньютонның тартылыс заңы: барлық денелер бір-бірін осы денелердің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал күшпен тартады. Бұл заңға сәйкес қатты дененің серпімді деформациялары оларды тудыратын сыртқы әсерлерге тура пропорционал. Электр тогының жылу әсерін сипаттайды: өткізгіш арқылы тұрақты ток өткенде өткізгіште бөлінетін жылу мөлшері токтың квадратына, өткізгіш кедергісіне және өту уақытына тура пропорционал. 19 ғасырда Джоуль мен Ленц бір-біріне тәуелсіз ашқан. Екі стационарлық нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу күшінің олардың арасындағы қашықтыққа тәуелділігін білдіретін электростатиканың негізгі заңы: екі қозғалмайтын нүктелік заряд осы зарядтардың шамаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және квадратына кері пропорционал күшпен әрекеттеседі. олардың арасындағы қашықтық пен зарядтар орналасқан ортаның диэлектрлік өтімділігі. Бұл шама бір-бірінен 1 м қашықтықта вакуумде орналасқан әрқайсысы 1 С екі стационарлық нүктелік зарядтардың арасында әрекет ететін күшке сандық түрде тең.
Кулон заңы электродинамиканың тәжірибелік негіздемелерінің бірі болып табылады. 1785 жылы ашылған
Электр тогының негізгі заңдарының бірі: тізбектің бір бөлігіндегі тұрақты электр тогының күші осы бөлімнің ұштарындағы кернеуге тура пропорционал және оның кедергісіне кері пропорционал. Температурасы тұрақты сақталатын металл өткізгіштер мен электролиттер үшін жарамды. Толық тізбек болған жағдайда ол былай тұжырымдалады: тізбектегі тұрақты электр тогының күші ток көзінің ЭҚК-іне тура пропорционал және электр тізбегінің жалпы кедергісіне кері пропорционал.

1826 жылы Г.С.Ом ашқан.