Uvod v glavne zakone fizike

Skozi leta so znanstveniki odkrili, da je narava na splošno bolj kompleksna, kot smo ji zaslužni. Zakoni fizike veljajo za temeljne, čeprav se mnogi od njih nanašajo na idealizirane ali teoretične sisteme, ki jih je v resničnem svetu težko ponoviti.

Tako kot druga področja znanosti tudi novi fizikalni zakoni gradijo ali spreminjajo obstoječe zakone in teoretično raziskovanje. Alberta Einsteina teorija relativnosti, ki ga je razvil v zgodnjih 1900-ih, temelji na teorijah, ki jih je prvič razvil Sir Isaac Newton pred več kot 200 leti.

Sir Isaaca Newtona prelomno delo iz fizike je bilo prvič objavljeno leta 1687 v njegovi knjigi "Matematična načela naravne filozofije, "splošno znana kot" Principia ". V njej je orisal teorije o gravitaciji in gibanju. Njegovo fizično zakon gravitacije navaja, da predmet privlači drug predmet, ki je v sorazmerju z njihovo skupno maso in je obratno povezan s kvadratom razdalje med njima.

Newtonovih tri zakonitosti gibanja

• Prvo pravilo: Predmet bo ostal v mirovanju ali v enakomernem stanju gibanja, razen če to stanje ne spremeni zunanja sila.
• Drugo pravilo: Sila je enaka spremembi trenutka (masne kratice hitrosti) skozi čas. Z drugimi besedami, hitrost spremembe je sorazmerna s količino uporabljene sile.
• Tretje pravilo: Za vsako dejanje v naravi obstaja enakovredna in nasprotna reakcija.

Ta tri načela, ki jih je Newton orisal, skupaj tvorijo osnovo klasične mehanike, ki opisuje, kako se telesa fizično obnašajo pod vplivom zunanjih sil.

Albert Einstein predstavil svojo znamenito enačbo E = mc² v članku iz leta 1905 z naslovom "O elektrodinamiki gibajočih se teles". V prispevku je predstavljena njegova teorija posebne relativnosti, ki temelji na dveh postulatih:

• Načelo relativnosti: Zakoni fizike so enaki za vse inercialne referenčne okvire.
• Načelo stalnosti hitrosti svetlobe: Svetloba se vedno širi skozi vakuum z določeno hitrostjo, ki ni odvisna od stanja gibanja oddajajočega telesa.

Prvo načelo preprosto pravi, da zakoni fizike veljajo enako za vse v vseh situacijah. Drugo načelo je pomembnejše. Določa, da hitrost svetlobe v vakuumu je konstantna. Za razliko od vseh drugih oblik gibanja se za opazovalce v različnih inercialnih referenčnih okvirih ne meri drugače.

The zakoni termodinamike so pravzaprav specifične manifestacije zakona ohranjanja masne energije, saj se nanaša na termodinamične procese. Polje so prvič raziskali v 1650-ih Otto von Guericke v Nemčiji ter Robert Boyle in Robert Hooke v Britaniji. Vsi trije znanstveniki so uporabili vakuumske črpalke, ki jih je von Guericke pioniral, da so preučevali principe tlaka, temperature in prostornine.

• Zeroetov zakon termodinamike naredi pojem temperatura mogoče.
• Prvi zakon termodinamike prikazuje odnos med notranjo energijo, dodano toploto in delom znotraj sistema.
• Drugi zakontermodinamike se nanaša na naravni pretok toplote znotraj zaprtega sistema.
• Tretji zakontermodinamike navaja, da je nemogoče ustvariti termodinamični proces to je popolnoma učinkovito.

Dva zakona fizike urejata razmerje med električno nabitimi delci in njihovo sposobnostjo ustvarjanja elektrostatična sila in elektrostatična polja.

• Coulombov zakon je imenovan za Charles-Augustin Coulomb, francoski raziskovalec, ki je deloval v 1700-ih. Sila med dvema točkovnima nabojema je neposredno sorazmerna z velikostjo vsakega naboja in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njunima središčema. Če imajo predmeti enak, pozitiven ali negativen naboj, se bodo odbijali. Če imajo nasprotne naboje, bodo drug drugega pritegnili.
• Gaussov zakon je imenovan za Carla Friedricha Gaussa, nemškega matematika, ki je delal v začetku 19. stoletja. Ta zakon pravi, da je neto pretok električnega polja skozi zaprto površino sorazmeren s priloženim električnim nabojem. Gauss je predlagal podobne zakone, ki se nanašajo na magnetizem in elektromagnetizem kot celoto.

V kraljestvo relativnosti in kvantna mehanika, znanstveniki so ugotovili, da se ti zakoni še vedno uporabljajo, čeprav je za njihovo razlago potrebno izpopolniti določeno področje, kot sta kvantna elektronika in kvantna gravitacija.