Természetes és helyes, hogy érdeklődünk a körülötte lévő világ, működésének és fejlődésének törvényei iránt. Éppen ezért érdemes odafigyelni a természettudományokra, például a fizikára, amely megmagyarázza az Univerzum kialakulásának és fejlődésének lényegét. Az alapvető fizikai törvények könnyen megérthetők. Az iskola már nagyon fiatalon megismerteti ezeket az alapelvekkel a gyerekekkel.
Sokak számára ez a tudomány a „Fizika (7. osztály)” tankönyvvel kezdődik. A mechanika és a termodinamika alapfogalmai, törvényei megismerkednek az iskolásokkal, megismerkednek a főbb fizikai törvények magjával. De az ismereteket az iskolai padokra kell korlátozni? Milyen fizikai törvényeket kell mindenkinek tudnia? Erről a cikk későbbi részében lesz szó.
Tudományos fizika
A leírt tudomány számos árnyalata mindenki számára ismerős kora gyermekkora óta. Ez pedig annak köszönhető, hogy a fizika lényegében a természettudomány egyik területe. A természet törvényeiről szól, amelyek működésérőlmindenki életét befolyásolja, sőt sok tekintetben biztosítja is az anyag jellemzőiről, szerkezetéről és mozgási mintáiról.
A „fizika” kifejezést először Arisztotelész jegyezte fel az ie IV. században. Kezdetben a „filozófia” fogalmának szinonimája volt. Végül is mindkét tudománynak közös célja volt - helyesen megmagyarázni az Univerzum működésének összes mechanizmusát. De már a tizenhatodik században, a tudományos forradalom eredményeként a fizika függetlenné vált.
Általános törvény
A fizika néhány alapvető törvénye a tudomány különböző ágaira vonatkozik. Rajtuk kívül vannak olyanok, amelyeket az egész természetben közösnek tartanak. Az energia megmaradásának és átalakulásának törvényéről szól.
Ez azt jelenti, hogy minden egyes zárt rendszer energiája, amikor valamilyen jelenség előfordul benne, minden bizonnyal megmarad. Ennek ellenére képes átalakulni más formába, és hatékonyan megváltoztatni mennyiségi tartalmát a nevezett rendszer különböző részein. Ugyanakkor egy nyitott rendszerben az energia csökken, feltéve, hogy a vele kölcsönhatásba lépő testek és mezők energiája nő.
A fizika a fenti általános elv mellett tartalmazza azokat az alapfogalmakat, képleteket, törvényszerűségeket, amelyek a világban lezajló folyamatok értelmezéséhez szükségesek. Felfedezésük hihetetlenül izgalmas lehet. Ezért ebben a cikkben röviden áttekintjük a fizika alapvető törvényeit, amelyek mélyebb megértése érdekében fontos, hogy teljes figyelmet fordítsunk rájuk.
Mechanika
A fizika számos alapvető törvényét feltárják a fiatal tudósok az iskola 7-9. osztályában, ahol a tudomány olyan ágát, mint a mechanikát, alaposabban tanulmányozzák. Alapelveit az alábbiakban ismertetjük.
- Galileo relativitástörvénye (más néven a relativitás mechanikai törvénye, vagy a klasszikus mechanika alapja). Az elv lényege abban rejlik, hogy hasonló körülmények között a mechanikai folyamatok bármely inerciális referenciakeretben teljesen azonosak.
- Hooke törvénye. Lényege, hogy minél nagyobb oldalról ütközik egy rugalmas testre (rugó, rúd, konzol, gerenda), annál nagyobb a deformációja.
Newton törvényei (a klasszikus mechanika alapját jelentik):
- A tehetetlenség elve azt mondja, hogy bármely test csak akkor képes nyugalomban lenni, vagy egyenletesen és egyenes vonalúan mozogni, ha semmilyen más test nem hat rá semmilyen módon, vagy ha valamilyen módon kompenzálják egymás cselekvését. A mozgás sebességének megváltoztatásához bizonyos erővel kell hatni a testre, és természetesen ugyanazon erő különböző méretű testekre gyakorolt hatásának eredménye is eltérő lesz.
- A dinamika fő mintája szerint minél nagyobb az adott testre ható erők eredője, annál nagyobb a gyorsulása. És ennek megfelelően minél nagyobb a testsúly, annál alacsonyabb ez a mutató.
- Newton harmadik törvénye ezt mondja kibármely két test mindig azonos mintázatban lép kölcsönhatásba egymással: az erőik azonos természetűek, egyenértékű nagyságúak, és szükségszerűen ellentétes irányúak a testeket összekötő egyenes mentén.
- A relativitás elve kimondja, hogy az inerciális vonatkoztatási rendszerekben azonos feltételek mellett előforduló összes jelenség abszolút azonos módon halad át.
Termodinamika
Iskolai tankönyv, amely feltárja a tanulók számára az alapvető törvényeket ("Fizika. 7. osztály"), bevezeti őket a termodinamika alapjaiba. Az alábbiakban röviden áttekintjük alapelveit.
A termodinamika törvényei, amelyek alapvetőek ebben a tudományágban, általános jellegűek, és nem kapcsolódnak egy adott anyag atomi szintű szerkezetének részleteihez. Ezek az alapelvek egyébként nem csak a fizika, hanem a kémia, a biológia, a repüléstechnika stb. számára is fontosak.
Például a nevezett iparágban van egy logikailag nem meghatározható szabály, hogy egy zárt rendszerben, amelynek a külső feltételei változatlanok, idővel egyensúlyi állapot jön létre. A benne folytatódó folyamatok pedig változatlanul kompenzálják egymást.
A termodinamika egy másik szabálya megerősíti a kolosszális számú, kaotikus mozgással jellemezhető részecskéből álló rendszer azon vágyát, hogy a rendszer kevésbé valószínű állapotaiból a valószínűbb állapotokba váltson át.
És a Gay-Lussac törvény (más néven gáztörvény) kimondja, hogy egy bizonyos tömegű gáz esetén stabil nyomás mellett a térfogatát osztjukaz abszolút hőmérséklet szükségszerűen állandó értékké válik.
Ennek az iparágnak egy másik fontos szabálya a termodinamika első főtétele, amelyet a termodinamikai rendszerek energiamegmaradásának és átalakításának elvének is neveznek. Szerinte a rendszerrel közölt bármilyen hőmennyiség kizárólag a belső energiájának metamorfózisára és az általa végzett munkavégzésre fordítódik az esetlegesen ható külső erőkkel szemben. Ez a szabályszerűség volt az alapja a hőmotorok működési sémájának kialakításához.
Egy másik gázszabályszerűség Charles törvénye. Azt mondja, hogy minél nagyobb egy ideális gáz bizonyos tömegének nyomása, miközben állandó térfogatot tart fenn, annál magasabb a hőmérséklete.
Elektromosság
Fedezze fel a fizika érdekes alaptörvényeit a 10. osztályos iskola számára fiatal tudósok számára. Jelenleg a természet főbb elveit és az elektromos áram hatásának törvényeit, valamint egyéb árnyalatokat tanulmányozzák.
Ampère törvénye például kimondja, hogy a párhuzamosan kapcsolt vezetők, amelyeken az áram ugyanabban az irányban folyik, elkerülhetetlenül vonzzák, ellenkező irányú áram esetén pedig taszítják. Néha ugyanazt a nevet használják egy fizikai törvényre, amely meghatározza a meglévő mágneses térben az áramot vezető kis szakaszon ható erőt. Úgy hívják - az Amper erejét. Ezt a felfedezést egy tudós tette a 19. század első felében (nevezetesen 1820-ban).
JogA töltések megőrzése a természet egyik alapelve. Azt állítja, hogy bármely elektromosan elszigetelt rendszerben keletkező összes elektromos töltés algebrai összege mindig megmarad (állandóvá válik). Ennek ellenére a nevezett elv nem zárja ki, hogy bizonyos folyamatok eredményeként új töltött részecskék jelenjenek meg az ilyen rendszerekben. Mindazonáltal az összes újonnan képződött részecske teljes elektromos töltésének szükségszerűen egyenlőnek kell lennie nullával.
A Coulomb-törvény az elektrosztatika egyik alapja. Kifejezi a fixponttöltések közötti kölcsönhatási erő elvét, és elmagyarázza a köztük lévő távolság mennyiségi kiszámítását. A Coulomb-törvény lehetővé teszi az elektrodinamika alapelvei kísérleti úton történő alátámasztását. Azt mondja, hogy a mozdulatlan ponttöltések minden bizonnyal olyan erővel fognak kölcsönhatásba lépni egymással, amely minél nagyobb, minél nagyobb a nagyságuk szorzata, és ennek megfelelően minél kisebb, annál kisebb a vizsgált töltések közötti távolság és a töltések permittivitásának négyzete. a közeg, amelyben a leírt kölcsönhatás létrejön.
Az Ohm törvénye az elektromosság egyik alapelve. Azt mondja, hogy minél nagyobb az áramkör egy bizonyos szakaszában ható egyenáram, annál nagyobb a feszültség a végein.
A "jobb kéz szabálya" egy olyan elv, amely lehetővé teszi a mágneses mező hatására meghatározott módon mozgó áram vezetőjének irányát. Ehhez a jobb kezét úgy kell elhelyezni, hogy a mágneses indukció vonalai legyenekképletesen megérintette a nyitott tenyeret, és a hüvelykujját a karmester irányába nyújtotta. Ebben az esetben a maradék négy kiegyenesített ujj határozza meg az indukciós áram irányát.
Egyébként ez az elv segít megtudni a pillanatnyi áramot vezető egyenes vezető mágneses indukciós vonalainak pontos helyét. Ez így történik: helyezzük a jobb kéz hüvelykujját úgy, hogy az az áram irányát jelezze, a másik négy ujjal pedig képletesen fogja meg a vezetőt. Ezen ujjak elhelyezkedése megmutatja a mágneses indukciós vonalak pontos irányát.
Az elektromágneses indukció elve egy olyan minta, amely megmagyarázza a transzformátorok, generátorok, elektromos motorok működési folyamatát. Ez a törvény a következő: zárt körben a generált elektromotoros indukciós erő minél nagyobb, minél nagyobb a mágneses fluxus változási sebessége.
Optika
Az "Optika" ág is az iskolai tanterv egy részét tükrözi (a fizika alaptörvényei: 7-9. osztály). Ezért ezeket az elveket nem olyan nehéz megérteni, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Tanulmányaik nemcsak további ismereteket hoznak magukkal, hanem a környező valóság jobb megértését is. Az optika tudományterületéhez köthető fizika alaptörvényei a következők:
- Guynes-elv. Ez egy olyan módszer, amely lehetővé teszi a hullámfront pontos helyzetének hatékony meghatározását a másodperc adott töredékében. A lényege a következő:minden olyan pont, amely a másodperc bizonyos töredéke alatt a hullámfront útjába kerül, lényegében önmagában gömbhullámok forrásává (másodlagossá) válik, míg a hullámfront elhelyezkedése a másodperc töredékében megegyezik az a felület, amely minden gömbhullámot megkerül (másodlagos). Ez az elv a fény törésével és visszaverődésével kapcsolatos meglévő törvények magyarázatára szolgál.
- A Huygens-Fresnel elv hatékony módszert tükröz a hullámterjedés problémáinak megoldására. Segít megmagyarázni a fény diffrakciójával kapcsolatos alapvető problémákat.
- A hullámvisszaverődés törvénye. Ugyanúgy használják a tükörben való tükrözéshez. Lényege abban rejlik, hogy a lehulló és a visszavert sugár, valamint a sugár beesési pontjából megszerkesztett merőleges is egyetlen síkban helyezkedik el. Fontos megjegyezni, hogy a sugár esési szöge mindig abszolút egyenlő a törésszöggel.
- A fénytörés elve. Ez egy elektromágneses hullám (fény) pályájának változása az egyik homogén közegből a másikba való mozgás pillanatában, amely számos törésmutatóban jelentősen eltér az elsőtől. A fény terjedési sebessége bennük eltérő.
- A fény egyenes vonalú terjedésének törvénye. Lényegében a geometriai optika területéhez kapcsolódó törvény, és a következő: bármilyen homogén közegben (természetétől függetlenül) a fény szigorúan egyenes vonalúan, a legrövidebb távolságon terjed. Ez a törvény egyszerűen és érthetően magyarázza az oktatást.árnyékok.
Atom- és magfizika
A kvantumfizika alaptörvényeit, valamint az atom- és magfizika alapjait középiskolákban és egyetemeken tanulják.
Így Bohr posztulátumai olyan alaphipotézisek sorozatát alkotják, amelyek az elmélet alapjává váltak. Lényege, hogy bármely atomi rendszer csak álló állapotban maradhat stabil. Bármilyen atom általi sugárzás vagy energiaelnyelés szükségszerűen az elv alapján történik, amelynek lényege a következő: a transzporttal kapcsolatos sugárzás monokromatikussá válik.
Ezek a posztulátumok a fizika alapvető törvényeit tanulmányozó általános iskolai tantervre vonatkoznak (11. osztály). Tudásuk kötelező a végzősnek.
A fizika alaptörvényei, amelyeket az embernek ismernie kell
Néhány fizikai elv, bár e tudomány egyik ágához tartozik, mégis általános jellegű, és mindenkinek ismernie kell. Felsoroljuk a fizika alapvető törvényeit, amelyeket az embernek ismernie kell:
- Arkhimédész törvénye (a hidro- és az aerosztatika területére vonatkozik). Ez azt jelenti, hogy minden test, amely gáznemű anyagba vagy folyadékba merült, egyfajta felhajtóerőnek van kitéve, amely szükségszerűen függőlegesen felfelé irányul. Ez az erő számszerűen mindig egyenlő a test által kiszorított folyadék vagy gáz tömegével.
- E törvény egy másik megfogalmazása a következő: a gázba vagy folyadékba merített test minden bizonnyal annyi súlyt veszít, mintannak a folyadéknak vagy gáznak a tömege volt, amelybe elmerül. Ez a törvény lett az úszótestek elméletének alapvető posztulátuma.
- Az egyetemes gravitáció törvénye (Newton fedezte fel). Lényege abban rejlik, hogy abszolút minden test elkerülhetetlenül vonzódik egymáshoz olyan erővel, amely minél nagyobb, minél nagyobb e testek tömegének szorzata, és ennek megfelelően minél kisebb, minél kisebb a köztük lévő távolság négyzete..
Ez a fizika 3 alaptörvénye, amit mindenkinek tudnia kell, aki meg akarja érteni a környező világ működési mechanizmusát és a benne lezajló folyamatok sajátosságait. Működésük elvének megértése meglehetősen egyszerű.
Az ilyen tudás értéke
A fizika alaptörvényeinek az ember tudásának poggyászában kell lenniük, korától és foglalkozásától függetlenül. Ezek tükrözik az egész mai valóság létezési mechanizmusát, és lényegében ezek az egyetlen állandók a folyamatosan változó világban.
A fizika alaptörvényei, fogalmai új lehetőségeket nyitnak meg a minket körülvevő világ tanulmányozásában. Tudásuk segít megérteni az Univerzum létezésének mechanizmusát és minden kozmikus test mozgását. Nemcsak a napi események és folyamatok szemlélőivé tesz bennünket, hanem lehetővé teszi, hogy tudatában legyünk ezeknek. Ha az ember tisztán megérti a fizika alaptörvényeit, vagyis a körülötte zajló összes folyamatot, lehetőséget kap arra, hogy a leghatékonyabb módon irányítsa azokat, felfedezéseket tegyen, és ezáltal kényelmesebbé tegye életét.
Eredmények
Egyesek kénytelenek elmélyülnia fizika alaptörvényeinek tanulmányozására az Egységes Államvizsgára, mások - foglalkozásonként, egyesek - tudományos kíváncsiságból. A tudomány tanulmányozásának céljaitól függetlenül a megszerzett tudás előnyeit aligha lehet túlbecsülni. Nincs nagyobb kielégítő, mint megérteni a környező világ létezésének alapvető mechanizmusait és mintáit.
Ne légy közömbös – fejlődj!
