Въведение в основните закони на физиката

С течение на годините едно от учените откриха, че природата по принцип е по-сложна, отколкото ние й признаем. Законите на физиката се считат за основни, въпреки че много от тях се отнасят до идеализирани или теоретични системи, които трудно се възпроизвеждат в реалния свят.

Подобно на други области на науката, новите закони на физиката надграждат или променят съществуващите закони и теоретичните изследвания. Алберт Айнщайн теория на относителността, който той разработва в началото на 1900 г., се основава на теориите, разработени за първи път повече от 200 години по-рано от сър Айзък Нютон.

Сър Исак Нютон новаторска работа по физика е публикувана за първи път през 1687 г. в книгата му „Математическите принципи на естествената философия, "обикновено известен като" Принципията ". В него той очертава теории за гравитацията и движението. Неговото физическо закон на гравитацията заявява, че един обект привлича друг обект в пряка пропорция с тяхната комбинирана маса и обратно свързан с квадрата на разстоянието между тях.

Нютон три закона за движение, намерени също в „Принципията“, управляват как се променя движението на физическите обекти. Те определят фундаменталната връзка между ускорение на обект и на войски действащи върху него.

• Първо правило: Обектът ще остане в покой или в равномерно състояние на движение, освен ако това състояние не бъде променено от външна сила.
• Второ правило: Силата е равна на промяната на импулса (масата на скоростта) във времето. С други думи, скоростта на промяна е пряко пропорционална на размера на приложената сила.
• Трето правило: За всяко действие в природата има равна и противоположна реакция.

Заедно тези три принципа, които Нютон очерта, формират основата на класическата механика, която описва как телата се държат физически под въздействието на външни сили.

Алберт Айнщайн представи знаменитото си уравнение E = mc² в публикация от списание от 1905 г., озаглавена „За електродинамиката на движещите се тела“. Докладът представя неговата теория на специалната относителност, основана на два постулата:

• Принцип на относителност: Законите на физиката са еднакви за всички инерциални референтни рамки.
• Принцип на постоянството на скоростта на светлината: Светлината винаги се разпространява чрез вакуум с определена скорост, която е независима от състоянието на движение на излъчващото тяло.

Първият принцип просто казва, че законите на физиката се прилагат еднакво за всички във всички ситуации. Вторият принцип е по-важният. Той предвижда, че скоростта на светлината във вакуум е постоянен. За разлика от всички други форми на движение, той не се измерва различно за наблюдателите в различни инерционни референтни рамки.

Най- закони на термодинамиката всъщност са специфични прояви на закона за запазване на масовата енергия, тъй като той се отнася до термодинамичните процеси. Полето е изследвано за първи път през 1650 г. от Ото фон Гуерике в Германия и Робърт Бойл и Робърт Хук във Великобритания. И тримата учени използваха вакуумни помпи, които фон Гуерике е пионер, за да изучават принципите на налягане, температура и обем.

• Нулевият закон на термодинамиката прави понятието за температура възможен.
• Първият закон на термодинамиката демонстрира връзката между вътрешната енергия, добавената топлина и работата в системата.
• Вторият законна термодинамиката се отнася до естествения поток на топлина в затворена система.
• Третият законна термодинамиката заявява, че е невъзможно да се създаде a термодинамичен процес това е напълно ефективно.

Два закона на физиката уреждат връзката между електрически заредените частици и способността им да създават електростатична сила и електростатични полета.

• Закон на Кулом е кръстен на Чарлз-Августин Куломб, френски изследовател, работещ през 1700-те. Силата между два точкови заряда е пряко пропорционална на величината на всеки заряд и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между техните центрове. Ако обектите имат същия заряд, положителен или отрицателен, те ще се отблъснат един друг. Ако имат противоположни такси, те ще се привличат взаимно.
• Закон на Гаус е кръстен на Карл Фридрих Гаус, немски математик, работил в началото на 19 век. Този закон гласи, че нетният поток на електрическо поле през затворена повърхност е пропорционален на прикрепения електрически заряд. Гаус предложи подобни закони, свързани с магнетизма и електромагнетизма като цяло.

В царството на относителността и квантова механика, учените са установили, че тези закони все още се прилагат, въпреки че тяхното тълкуване изисква да се приложи известно усъвършенстване, което води до области като квантова електроника и квантова гравитация.