علاقه داشتن به دنیای اطراف و قوانین عملکرد و توسعه آن طبیعی و صحیح است. به همین دلیل منطقی است که به علوم طبیعی، به عنوان مثال، فیزیک، که ماهیت شکل گیری و توسعه جهان را توضیح می دهد، توجه کنیم. درک قوانین فیزیکی اولیه آسان است. در سنین بسیار پایین، مدرسه این اصول را به کودکان معرفی می کند.
برای بسیاری، این علم با کتاب درسی "فیزیک (پایه هفتم)" شروع می شود. مفاهیم و قوانین اساسی مکانیک و ترمودینامیک برای دانش آموزان مدرسه آشکار می شود، آنها با هسته اصلی قوانین فیزیکی آشنا می شوند. اما آیا دانش باید به نیمکت مدرسه محدود شود؟ هر فردی باید چه قوانین فیزیکی را بداند؟ این بعداً در مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.
علوم فیزیک
بسیاری از تفاوت های ظریف علم توصیف شده از دوران کودکی برای همه آشنا هستند. و این به این دلیل است که در اصل فیزیک یکی از حوزه های علوم طبیعی است. از قوانین طبیعت می گوید که عمل آنهازندگی همه افراد را تحت تأثیر قرار می دهد و از بسیاری جهات حتی آن را در مورد ویژگی های ماده، ساختار و الگوهای حرکت آن ارائه می دهد.
اصطلاح "فیزیک" اولین بار توسط ارسطو در قرن چهارم قبل از میلاد ثبت شد. در ابتدا مترادف با مفهوم «فلسفه» بود. از این گذشته ، هر دو علم یک هدف مشترک داشتند - توضیح صحیح همه مکانیسم های عملکرد جهان. اما در قرن شانزدهم، در نتیجه انقلاب علمی، فیزیک مستقل شد.
قانون عمومی
برخی از قوانین اساسی فیزیک در شاخه های مختلف علم اعمال می شود. علاوه بر آنها، مواردی نیز وجود دارند که در همه طبیعت مشترک تلقی می شوند. این در مورد قانون بقا و تبدیل انرژی است.
دلالت بر این دارد که انرژی هر سیستم بسته، هنگامی که هر پدیده ای در آن رخ می دهد، مطمئناً حفظ می شود. با این وجود، می تواند به شکل دیگری تبدیل شود و به طور مؤثر محتوای کمی خود را در بخش های مختلف سیستم نام برده تغییر دهد. در همان زمان، در یک سیستم باز، انرژی کاهش می یابد، به شرطی که انرژی هر جسم و میدانی که با آن برهم کنش دارد، افزایش یابد.
علاوه بر اصل کلی فوق، فیزیک حاوی مفاهیم اساسی، فرمول ها، قوانینی است که برای تفسیر فرآیندهای در حال وقوع در جهان ضروری است. کاوش در آنها می تواند فوق العاده هیجان انگیز باشد. از این رو در این مقاله قوانین اساسی فیزیک به اختصار مورد بررسی قرار می گیرد و برای درک عمیق آنها توجه کامل به آنها ضروری است.
مکانیک
بسیاری از قوانین اساسی فیزیک برای دانشمندان جوان در کلاس های 7-9 مدرسه آشکار می شود، جایی که شاخه ای از علم مانند مکانیک به طور کامل مطالعه می شود. اصول اولیه آن در زیر توضیح داده شده است.
- قانون نسبیت گالیله (که قانون نسبیت مکانیکی یا اساس مکانیک کلاسیک نیز نامیده می شود). ماهیت اصل در این واقعیت نهفته است که تحت شرایط مشابه، فرآیندهای مکانیکی در هر چارچوب مرجع اینرسی کاملاً یکسان هستند.
- قانون هوک. ماهیت آن این است که هر چه ضربه از طرف به بدنه کشسان (فنر، میله، کنسول، تیر) بیشتر باشد، تغییر شکل آن بیشتر می شود.
قوانین نیوتن (نماینده اساس مکانیک کلاسیک):
- اصل اینرسی می گوید که هر جسمی فقط در صورتی قادر است که در حالت سکون یا حرکت یکنواخت و مستطیل باشد که هیچ جسم دیگری به هیچ وجه بر آن تأثیری نداشته باشد یا به نحوی عمل یکدیگر را جبران کند. برای تغییر سرعت حرکت باید با مقداری نیرو روی بدن وارد شد و البته نتیجه برخورد همان نیرو بر اجسام با اندازه های مختلف نیز متفاوت خواهد بود.
- الگوی اصلی دینامیک بیان می کند که هر چه برآیند نیروهایی که در حال حاضر بر روی یک جسم معین وارد می شوند بیشتر باشد، شتاب دریافتی توسط آن بیشتر است. و بر این اساس، هر چه وزن بدن بیشتر باشد، این شاخص کمتر است.
- قانون سوم نیوتن بیان می کند کههر دو جسم همیشه در یک الگوی یکسان با یکدیگر تعامل دارند: نیروهای آنها ماهیت یکسانی دارند، از نظر قدر معادل هستند و لزوماً دارای جهت مخالف در امتداد خط مستقیمی هستند که این اجسام را به هم متصل می کند.
- اصل نسبیت بیان می کند که همه پدیده هایی که در شرایط یکسان در چارچوب های مرجع اینرسی رخ می دهند به روشی کاملاً یکسان عبور می کنند.
ترمودینامیک
کتاب درسی مدرسه ای که قوانین اساسی را برای دانش آموزان آشکار می کند ("فیزیک. کلاس 7")، آنها را با اصول ترمودینامیک آشنا می کند. در زیر به طور مختصر اصول آن را مرور خواهیم کرد.
قوانین ترمودینامیک که در این شاخه از علم پایه هستند، ماهیتی کلی دارند و به جزئیات ساختار یک ماده خاص در سطح اتمی مربوط نمی شوند. به هر حال، این اصول نه تنها برای فیزیک، بلکه برای شیمی، زیست شناسی، مهندسی هوافضا و غیره نیز مهم هستند.
مثلاً در صنعت نامبرده قاعده ای وجود دارد که نمی توان آن را به طور منطقی تعیین کرد و آن این است که در یک سیستم بسته که شرایط خارجی آن تغییری نکرده است، در طول زمان یک حالت تعادل برقرار می شود. و فرآیندهایی که در آن ادامه می‌یابند همواره یکدیگر را جبران می‌کنند.
یکی دیگر از قوانین ترمودینامیک تمایل یک سیستم را تأیید می کند، که شامل تعداد عظیمی از ذرات است که با حرکت آشفته مشخص می شود، به طور مستقل از حالت های کمتر محتمل برای سیستم به حالت های محتمل تر تبدیل شود.
و قانون گی-لوساک (که قانون گاز نیز نامیده می شود) بیان می کند که برای گازی با جرم معین در شرایط فشار پایدار، نتیجه تقسیم حجم آن بردمای مطلق لزوماً یک مقدار ثابت می شود.
یکی دیگر از قوانین مهم این صنعت، قانون اول ترمودینامیک است که به آن اصل بقا و تبدیل انرژی برای یک سیستم ترمودینامیکی نیز می گویند. به گفته وی، هر مقدار گرمایی که به سیستم منتقل شود منحصراً صرف دگردیسی انرژی درونی آن و انجام کار توسط آن در رابطه با هر نیروی خارجی فعال می شود. همین نظم بود که مبنای شکل گیری طرحی برای عملکرد موتورهای حرارتی شد.
قانون گاز دیگر قانون چارلز است. می گوید که هر چه فشار جرم معینی از یک گاز ایده آل بیشتر باشد، در حالی که حجم آن ثابت است، دمای آن بیشتر می شود.
برق
قوانین اساسی جالب فیزیک را برای مدرسه کلاس دهم برای دانشمندان جوان کشف می کند. در این زمان، اصول اصلی طبیعت و قوانین عمل جریان الکتریکی و همچنین سایر نکات ظریف در حال بررسی است.
برای مثال
قانون آمپر بیان می کند که هادی هایی که به صورت موازی به هم متصل می شوند و جریان از طریق آنها در یک جهت جریان می یابد، به طور اجتناب ناپذیری جذب می شوند و در مورد جهت مخالف جریان، به ترتیب دفع می شوند. گاهی اوقات از همین نام برای یک قانون فیزیکی استفاده می شود که نیروی وارد شده در میدان مغناطیسی موجود بر بخش کوچکی از رسانایی را که در حال حاضر جریان را هدایت می کند، تعیین می کند. به آن می گویند - قدرت آمپر. این کشف توسط دانشمندی در نیمه اول قرن نوزدهم (یعنی در سال 1820) انجام شد.
قانونحفظ بار یکی از اصول اساسی طبیعت است. بیان می کند که مجموع جبری همه بارهای الکتریکی که در هر سیستم ایزوله الکتریکی ایجاد می شود همیشه حفظ می شود (ثابت می شود). با وجود این، اصل نامبرده ظهور ذرات باردار جدید در چنین سیستم هایی را در نتیجه فرآیندهای خاص منتفی نمی کند. با این وجود، بار الکتریکی کل تمام ذرات تازه تشکیل شده لزوماً باید برابر با صفر باشد.
قانون کولن یکی از اصول اساسی در الکترواستاتیک است. این اصل نیروی برهمکنش بین بارهای نقطه ثابت را بیان می کند و محاسبه کمی فاصله بین آنها را توضیح می دهد. قانون کولن امکان اثبات اصول اولیه الکترودینامیک را به روش تجربی فراهم می کند. می گوید که بارهای نقطه ای غیر متحرک مطمئناً با نیرویی برهم کنش خواهند داشت که هر چه بیشتر باشد، حاصل ضرب قدر آنها بیشتر باشد و بر این اساس، هر چه کوچکتر باشد، مجذور فاصله بین بارهای مورد بررسی و ضریب مجاز کمتر باشد. رسانه ای که تعامل توصیف شده در آن رخ می دهد.
قانون اهم یکی از اصول اساسی الکتریسیته است. این می گوید که هر چه قدرت جریان الکتریکی مستقیمی که در یک بخش معین از مدار عمل می کند بیشتر باشد، ولتاژ در انتهای آن بیشتر می شود.
"قانون دست راست" یک اصل است که به شما امکان می دهد جهت حرکت هادی جریان را به روشی خاص تحت تأثیر میدان مغناطیسی تعیین کنید. برای انجام این کار، لازم است دست راست را طوری قرار دهید که خطوط القای مغناطیسی ایجاد شودبه طور مجازی کف دست باز را لمس کرد و انگشت شست را در جهت هادی دراز کرد. در این حالت، چهار انگشت صاف شده باقیمانده جهت جریان القایی را تعیین خواهند کرد.
همچنین، این اصل به یافتن محل دقیق خطوط القای مغناطیسی یک هادی مستقیم که جریان را در لحظه هدایت می کند کمک می کند. این اتفاق می افتد: شست دست راست را به گونه ای قرار دهید که جهت جریان را نشان دهد و با چهار انگشت دیگر به طور مجازی هادی را بگیرید. محل این انگشتان جهت دقیق خطوط القای مغناطیسی را نشان می دهد.
اصل القای الکترومغناطیسی الگویی است که روند عملکرد ترانسفورماتورها، ژنراتورها، موتورهای الکتریکی را توضیح می دهد. این قانون به شرح زیر است: در یک مدار بسته، نیروی الکتروموتور القایی تولید شده بیشتر است، نرخ تغییر شار مغناطیسی بیشتر است.
اپتیک
شاخه "اپتیک" نیز بخشی از برنامه درسی مدرسه را منعکس می کند (قوانین اساسی فیزیک: کلاس های 7-9). بنابراین، درک این اصول آنقدرها که در نگاه اول به نظر می رسد دشوار نیست. مطالعه آنها نه تنها دانش اضافی، بلکه درک بهتر واقعیت اطراف را به همراه دارد. قوانین اساسی فیزیک که می توان به رشته مطالعات اپتیک نسبت داد به شرح زیر است:
- اصل گینز. این روشی است که به شما امکان می دهد در هر کسری از ثانیه موقعیت دقیق جبهه موج را تعیین کنید. ماهیت آن به شرح زیر است:تمام نقاطی که در کسری معینی از ثانیه در مسیر جبهه موج قرار دارند، در اصل به خودی خود منبع امواج کروی (ثانویه) می شوند، در حالی که قرارگیری جبهه موج در همان کسری از ثانیه یکسان است. سطحی که در اطراف همه امواج کروی (ثانویه) می چرخد. از این اصل برای توضیح قوانین موجود در رابطه با شکست نور و بازتاب آن استفاده می شود.
- اصل هویگنز-فرنل منعکس کننده یک روش موثر برای حل مسائل مربوط به انتشار موج است. این به توضیح مشکلات ابتدایی مرتبط با پراش نور کمک می کند.
- قانون بازتاب امواج. به همان اندازه برای انعکاس در آینه استفاده می شود. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که هم پرتو در حال سقوط و هم پرتوی که منعکس شده است و همچنین عمودی که از نقطه فرود پرتو ساخته شده است در یک صفحه قرار دارند. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید که زاویه ای که پرتو در آن می افتد همیشه کاملاً برابر با زاویه شکست است.
- اصل شکست نور. این تغییر در مسیر یک موج الکترومغناطیسی (نور) در لحظه حرکت از یک محیط همگن به محیط دیگر است که در تعدادی از ضرایب شکست به طور قابل توجهی با اولی متفاوت است. سرعت انتشار نور در آنها متفاوت است.
- قانون انتشار مستقیم نور. در هسته خود، این قانون مربوط به حوزه اپتیک هندسی است و به شرح زیر است: در هر محیط همگن (صرف نظر از ماهیت آن)، نور در کوتاه ترین فاصله به طور کاملاً مستطیلی منتشر می شود. این قانون آموزش را به روشی ساده و قابل فهم توضیح می دهد.سایه ها.
فیزیک اتمی و هسته ای
قوانین اولیه فیزیک کوانتوم و همچنین مبانی فیزیک اتمی و هسته ای در دبیرستان ها و دانشگاه ها مورد مطالعه قرار می گیرند.
بنابراین، فرضیه های بور مجموعه ای از فرضیه های اساسی هستند که مبنای نظریه قرار گرفته اند. ماهیت آن این است که هر سیستم اتمی فقط در حالت های ساکن می تواند پایدار بماند. هر تابش یا جذب انرژی توسط یک اتم لزوماً با استفاده از این اصل اتفاق می‌افتد که ماهیت آن به شرح زیر است: تشعشع مرتبط با حمل و نقل تک رنگ می‌شود.
این فرضیه ها به برنامه درسی استاندارد مدرسه که قوانین اساسی فیزیک را مطالعه می کند (پایه 11) اشاره دارد. دانش آنها برای فارغ التحصیل اجباری است.
قوانین اساسی فیزیک که انسان باید بداند
برخی از اصول فیزیکی اگرچه متعلق به یکی از شاخه های این علم است، اما ماهیتی کلی دارد و باید برای همگان شناخته شود. ما قوانین اساسی فیزیک را که یک فرد باید بداند فهرست می کنیم:
- قانون ارشمیدس (مراجعه به زمینه های آب و همچنین هواشناسی است). دلالت بر این دارد که هر جسمی که در یک ماده گازی یا در مایعی غوطه ور شده باشد، در معرض نوعی نیروی شناور است که لزوماً به صورت عمودی به سمت بالا هدایت می شود. این نیرو همیشه از نظر عددی برابر با وزن مایع یا گاز جابجا شده توسط جسم است.
- فرمول دیگری از این قانون به شرح زیر است: جسمی که در یک گاز یا مایع غوطه ور شده باشد مطمئناً به همان اندازه وزن کم می کند.جرم مایع یا گازی بود که در آن غوطه ور شده بود. این قانون به اصل اساسی نظریه اجسام شناگر تبدیل شد.
- قانون گرانش جهانی (کشف شده توسط نیوتن). ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که مطلقاً همه اجسام ناگزیر با نیرویی به یکدیگر جذب می شوند که هر چه بیشتر باشد، حاصلضرب جرم این اجسام بیشتر است و بر این اساس، مربع فاصله بین آنها کمتر می شود..
اینها 3 قانون اساسی فیزیک است که هر کسی که می خواهد مکانیسم عملکرد دنیای اطراف و ویژگی های فرآیندهای رخ داده در آن را درک کند باید بداند. درک اصل عمل آنها بسیار ساده است.
ارزش چنین دانش
قوانین اساسی فیزیک باید در کوله بار دانش یک فرد، صرف نظر از سن و شغل او باشد. آنها مکانیسم وجود تمام واقعیت های امروزی را منعکس می کنند، و در اصل، تنها ثابت در یک جهان پیوسته در حال تغییر هستند.
قوانین اساسی، مفاهیم فیزیک فرصت های جدیدی را برای مطالعه دنیای اطراف ما باز می کند. دانش آنها به درک مکانیسم وجود جهان و حرکت تمام اجسام کیهانی کمک می کند. این ما را نه تنها ناظر رویدادها و فرآیندهای روزانه می کند، بلکه به ما امکان می دهد از آنها آگاه باشیم. وقتی فردی قوانین اساسی فیزیک را به وضوح درک کند، یعنی تمام فرآیندهایی که در اطراف او اتفاق می افتد، این فرصت را پیدا می کند که آنها را به مؤثرترین روش کنترل کند، اکتشافاتی انجام دهد و در نتیجه زندگی خود را راحت تر کند.
نتایج
برخی مجبورند عمیق تر شوندبرای مطالعه قوانین اساسی فیزیک برای آزمون یکپارچه دولتی، دیگران - بر اساس شغل، و برخی - از روی کنجکاوی علمی. صرف نظر از اهداف مطالعه این علم، به سختی می توان مزایای دانش به دست آمده را دست بالا گرفت. هیچ چیز رضایت بخش تر از درک مکانیسم ها و الگوهای اساسی وجود دنیای اطراف نیست.
بی تفاوت نباشید - تکامل پیدا کنید!
