وفقًا لهذا القانون، فإن العملية التي تكون نتيجتها الوحيدة هي نقل الطاقة على شكل حرارة من جسم أكثر برودة إلى جسم أكثر سخونة، مستحيلة بدون تغييرات في النظام نفسه و بيئة.
يعبر القانون الثاني للديناميكا الحرارية عن ميل النظام الذي يتكون من عدد كبير من الجسيمات المتحركة بشكل عشوائي إلى الانتقال تلقائيًا من الحالات الأقل احتمالًا إلى الحالات الأكثر احتمالًا. يحظر إنشاء آلة الحركة الدائمة من النوع الثاني.
بكميات متساوية الغازات المثاليةعند نفس درجة الحرارة والضغط يوجد نفس عدد الجزيئات.
تم اكتشاف القانون في عام 1811 من قبل الفيزيائي الإيطالي أ. أفوجادرو (1776-1856).
ينص قانون التفاعل بين تيارين يتدفقان في موصلات تقع على مسافة قصيرة من بعضها البعض على أن الموصلات المتوازية ذات التيارات في نفس الاتجاه تتجاذب، والتيارات في الاتجاه المعاكس تتنافر.
تم اكتشاف القانون في عام 1820 من قبل A. M. Ampere.
قانون الهيدروستاتيكا: الجسم المغمور في سائل أو غاز تتأثر بقوة طفو موجهة رأسيًا إلى الأعلى، تساوي وزن السائل أو الغاز المزاح من الجسم، وتطبق عند مركز ثقل الجسم المغمور. جزء من الجسم. FA = gV، حيث g هي كثافة السائل أو الغاز، وV هو حجم الجزء المغمور من الجسم.
وبخلاف ذلك، يمكن صياغة القانون على النحو التالي: يفقد الجسم المغمور في سائل أو غاز من وزنه نفس وزن السائل (أو الغاز) الذي يزيحه. ثم P = ملغ - FA.
اكتشف هذا القانون العالم اليوناني القديم أرخميدس عام 212 قبل الميلاد. ه. وهو أساس نظرية الأجسام العائمة.
أحد القوانين الغاز المثالي: عند درجة حرارة ثابتة، يكون حاصل ضرب ضغط الغاز وحجمه قيمة ثابتة. الصيغة: pV = const. يصف عملية متساوية الحرارة.
قانون الجذب العام، أو قانون نيوتن للجاذبية: جميع الأجسام تتجاذب مع بعضها البعض بقوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتل هذه الأجسام، وعكسيًا مع مربع المسافة بينها.
ووفقا لهذا القانون، فإن التشوهات المرنة للجسم الصلب تتناسب طرديا مع التأثيرات الخارجية التي تسببها.
يصف التأثير الحراري للتيار الكهربائي: كمية الحرارة المنطلقة في الموصل عندما يمر تيار مباشر عبره تتناسب طرديا مع مربع التيار، ومقاومة الموصل، وزمن المرور. اكتشفه جول ولينز بشكل مستقل عن بعضهما البعض في القرن التاسع عشر.
القانون الأساسي للكهرباء الساكنة، الذي يعبر عن اعتماد قوة التفاعل بين شحنتين نقطيتين ثابتتين على المسافة بينهما: تتفاعل شحنتان نقطيتان ثابتتان مع قوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب مقادير هذه الشحنات وتتناسب عكسيًا مع المربع المسافة بينها وبين ثابت العزل للوسط الذي توجد فيه الشحنات. القيمة تساوي عدديًا القوة المؤثرة بين شحنتين نقطيتين ثابتتين تبلغ كل منهما 1 درجة مئوية، وتقع كل منهما في فراغ على مسافة 1 متر من بعضها البعض.
يعد قانون كولوم أحد المبررات التجريبية للديناميكا الكهربائية. افتتح في عام 1785
من القوانين الأساسية للتيار الكهربائي: أن قوة التيار الكهربائي المباشر في قسم من الدائرة تتناسب طردياً مع الجهد عند أطراف هذا القسم وتتناسب عكسياً مع مقاومته. صالح للموصلات المعدنية والكهارل التي يتم الحفاظ على درجة حرارتها ثابتة. في حالة الدائرة الكاملة، يتم صياغتها على النحو التالي: تتناسب قوة التيار الكهربائي المباشر في الدائرة بشكل مباشر مع القوة الدافعة الكهربية للمصدر الحالي وتتناسب عكسيا مع المقاومة الكلية للدائرة الكهربائية.
اكتشف في عام 1826 من قبل جي إس أوم.
وصف
لكي يسمى اتصال معين قانونًا فيزيائيًا، يجب أن يستوفي المتطلبات التالية:
- التأكيد التجريبي. يعتبر القانون الفيزيائي صحيحا إذا تم تأكيده من خلال التجارب المتكررة.
- براعة. يجب أن يكون القانون عادلا عدد كبيرأشياء. من الناحية المثالية - لجميع الكائنات في الكون.
- الاستدامة. لا تتغير القوانين الفيزيائية بمرور الوقت، على الرغم من أنه يمكن التعرف عليها على أنها تقريبية لقوانين أكثر دقة.
عادة ما يتم التعبير عن القوانين الفيزيائية كبيان لفظي قصير أو صيغة رياضية مدمجة:
أمثلة
المقال الرئيسي: قائمة القوانين الفيزيائية
ومن أشهر القوانين الفيزيائية ما يلي:
مبادئ القوانين
بعض القوانين الفيزيائية عالمية بطبيعتها وهي في الأساس تعريفات. غالبًا ما تسمى هذه القوانين بالمبادئ. وتشمل هذه، على سبيل المثال، قانون نيوتن الثاني (تعريف القوة)، وقانون حفظ الطاقة (تعريف الطاقة)، ومبدأ الفعل الأقل (تعريف الفعل)، وما إلى ذلك.
قوانين عواقب التماثلات
بعض القوانين الفيزيائية هي نتائج بسيطة لبعض التماثلات الموجودة في النظام. وبالتالي فإن قوانين الحفظ حسب نظرية نويثر هي نتائج لتناظر المكان والزمان. ومبدأ باولي، على سبيل المثال، هو نتيجة لهوية الإلكترونات (عدم تناسق دالتها الموجية بالنسبة إلى إعادة ترتيب الجسيمات).
القوانين التقريبية
جميع القوانين الفيزيائية هي نتيجة للملاحظات التجريبية وهي صحيحة بالدقة التي تكون بها الملاحظات التجريبية صحيحة. هذا القيد لا يسمح لنا بالادعاء بأن أيًا من القوانين مطلق. ومن المعروف أن بعض القوانين ليست دقيقة تمامًا، ولكنها تمثل تقريبًا لقوانين أكثر دقة. وبالتالي، فإن قوانين نيوتن صالحة فقط للأجسام الضخمة التي تتحرك بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء. والأكثر دقة هي قوانين ميكانيكا الكم والنسبية الخاصة. ومع ذلك، فهي بدورها عبارة عن تقديرات تقريبية لمعادلات أكثر دقة لنظرية المجال الكمي.
انظر أيضا
ملحوظات
مؤسسة ويكيميديا.
2010.
انظر ما هو "القانون (الفيزياء)" في القواميس الأخرى: الفيزياء. 1. موضوع وبنية الفيزياء الفيزياء علم يدرس أبسط الأمور وفي نفس الوقت أهمها. الخصائص العامة وقوانين حركة كائنات العالم المادي من حولنا. ونتيجة لهذا القواسم المشتركة، لا توجد ظواهر طبيعية ليس لها خصائص فيزيائية. ملكيات...
الموسوعة الفيزيائية علم يدرس أبسط الأنماط وأكثرها عمومية في نفس الوقت للظواهر الطبيعية ومقدسات المادة وبنيتها وقوانين حركتها. إن مفاهيم علم وظائف الأعضاء وقوانينها تكمن وراء كل العلوم الطبيعية. F. يشير إلىالعلوم الدقيقة الفيزياء. 1. موضوع وبنية الفيزياء الفيزياء علم يدرس أبسط الأمور وفي نفس الوقت أهمها. الخصائص العامة وقوانين حركة كائنات العالم المادي من حولنا. ونتيجة لهذا القواسم المشتركة، لا توجد ظواهر طبيعية ليس لها خصائص فيزيائية. ملكيات...
ودراسة الكميات.. قانون الانتشار المستقيم للضوء: في الوسط الشفاف المتجانس، ينتشر الضوء في خطوط مستقيمة. فيما يتعلق بقانون الانتشار المستقيم للضوء، ظهر مفهوم شعاع الضوء، والذيمعنى هندسي
كيف... ... ويكيبيدياالفيزياء - الفيزياء، العلم الذي يدرس، مع الكيمياء، القوانين العامة لتحول الطاقة والمادة. يعتمد كلا العلمين على قانونين أساسيين في العلوم الطبيعية: قانون حفظ الكتلة (قانون لومونوسوف، لافوازييه) وقانون حفظ الطاقة (ر. ماير، جاول... ...
الموسوعة الطبية الكبرى
الفيزياء الإحصائية الديناميكا الحرارية النظرية الحركية الجزيئية الإحصاء ... ويكيبيديا
قانون الإنتروبيا غير المتناقصة: "في النظام المعزول، لا تتناقص الإنتروبيا". إذا كان النظام المغلق في وقت ما في حالة مجهرية غير متوازنة، فإن النتيجة الأكثر ترجيحًا في الأوقات اللاحقة هي... ... ويكيبيديا
قانون العلاقة العكسية بين حجم ومحتوى المفهوم هو قانون المنطق الرسمي حول العلاقة بين التغيرات في حجم ومحتوى المفهوم. فإذا كان المفهوم الأول أوسع من الثاني في نطاقه، فهو أفقر في مضمونه؛ إذا... ... ويكيبيديا
- (أ. فيزياء الانفجار؛ n. Physik der Explosion؛ f. physique de l الانفجار؛ i. fisica de الانفجار، fisica de estallido، fisica de detonacion) العلم الذي يدرس ظاهرة الانفجار وآلية عمله في البيئة . عطل ميكانيكي...... الموسوعة الجيولوجية
- (فيزياء الحالة السائلة للمادة) فرع من فروع الفيزياء فيه الميكانيكية و الخصائص الفيزيائيةالسوائل. النظرية الإحصائية للسوائل هي فرع من الفيزياء الإحصائية. والنتيجة الأهم هي اشتقاق المعادلات... ... ويكيبيديا
هيلين تشيرسكي
فيزيائي، وعالم محيطات، ومقدم برامج العلوم الشعبية على قناة بي بي سي.
عندما يتعلق الأمر بالفيزياء، فإننا نتخيل بعض الصيغ، شيئًا غريبًا وغير مفهوم، وغير ضروري لشخص عادي. ربما سمعنا شيئًا عن ميكانيكا الكم وعلم الكونيات. ولكن بين هذين القطبين يقع كل ما يشكل حياتنا اليومية: الكواكب والسندويشات، والسحب والبراكين، والفقاعات والآلات الموسيقية. وجميعها تخضع لعدد صغير نسبيًا من القوانين الفيزيائية.
يمكننا أن نلاحظ باستمرار هذه القوانين في العمل. خذ على سبيل المثال بيضتين - نيئة ومسلوقة - وقم بتدويرهما ثم توقف. ستبقى البيضة المسلوقة بلا حراك، وستبدأ البيضة النيئة في الدوران مرة أخرى. وذلك لأنك أوقفت القشرة فقط، لكن السائل الموجود بداخلها يستمر في الدوران.
وهذا دليل واضح على قانون الحفاظ على الزخم الزاوي. وبطريقة مبسطة، يمكن صياغتها على النحو التالي: بعد أن بدأ النظام بالدوران حول محور ثابت، سيستمر النظام في الدوران حتى يوقفه شيء ما. هذا هو أحد القوانين الأساسية للكون.
إنه مفيد ليس فقط عندما تحتاج إلى تمييز البيضة المسلوقة عن البيضة النيئة. ويمكن استخدامه أيضًا لشرح كيف يقوم تلسكوب هابل الفضائي، دون أي دعم في الفضاء، بتوجيه عدسته نحو منطقة معينة من السماء. إنه يحتوي فقط على جيروسكوبات دوارة بداخله، والتي تتصرف بشكل أساسي بنفس الطريقة التي تعمل بها البيضة النيئة. التلسكوب نفسه يدور حولهم وبالتالي يغير موقعه. اتضح أن القانون، الذي يمكننا اختباره في مطبخنا، يشرح أيضًا بنية إحدى أبرز التقنيات البشرية.
بمعرفة القوانين الأساسية التي تحكم حياتنا اليومية، نتوقف عن الشعور بالعجز.
لكي نفهم كيف يعمل العالم من حولنا، يجب علينا أولاً أن نفهم أساسياته -. يجب أن نفهم أن الفيزياء لا تتعلق فقط بالعلماء غريبي الأطوار في المختبرات أو الصيغ المعقدة. إنه أمامنا مباشرة، وفي متناول الجميع.
من أين تبدأ، قد تفكر. من المؤكد أنك لاحظت شيئًا غريبًا أو غير مفهوم، ولكن بدلًا من التفكير فيه قلت لنفسك أنك شخص بالغ وليس لديك الوقت لذلك. ينصح تشيرسكي بعدم تجاهل مثل هذه الأشياء، بل البدء بها.
إذا كنت لا تريد الانتظار حتى يحدث شيء مثير للاهتمام، ضع الزبيب في الصودا وانظر ماذا سيحدث. شاهد القهوة المسكوبة تجف. اضغط على حافة الكوب بالملعقة واستمع إلى الصوت. وأخيرًا، حاول إسقاط الساندويتش دون أن يسقط على وجهه.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
ووفقا لهذا القانون، فإن العملية التي تكون نتيجتها الوحيدة هي نقل الطاقة على شكل حرارة من الجسم البارد إلى الجسم الأكثر سخونة، مستحيلة دون حدوث تغييرات في النظام نفسه والبيئة. يعبر القانون الثاني للديناميكا الحرارية عن ميل النظام الذي يتكون من عدد كبير من الجسيمات المتحركة بشكل عشوائي إلى الانتقال تلقائيًا من الحالات الأقل احتمالًا إلى الحالات الأكثر احتمالًا. يحظر إنشاء آلة الحركة الدائمة من النوع الثاني.
قانون أفوغاردو
تحتوي الحجوم المتساوية من الغازات المثالية عند نفس درجة الحرارة والضغط على نفس العدد من الجزيئات. تم اكتشاف القانون في عام 1811 من قبل الفيزيائي الإيطالي أ. أفوجادرو (1776-1856).
قانون أمبير
ينص قانون التفاعل بين تيارين يتدفقان في موصلات تقع على مسافة قصيرة من بعضها البعض على أن الموصلات المتوازية ذات التيارات في نفس الاتجاه تتجاذب، والتيارات في الاتجاه المعاكس تتنافر. تم اكتشاف القانون في عام 1820 من قبل A. M. Ampere.
قانون أرخميدس
قانون الهيدروستاتيكا: الجسم المغمور في سائل أو غاز تتأثر بقوة طفو موجهة رأسيًا إلى الأعلى، تساوي وزن السائل أو الغاز المزاح من الجسم، وتؤثر عند مركز ثقل الجسم. الجزء المغمور من الجسم. FA = gV، حيث g هي كثافة السائل أو الغاز، وV هو حجم الجزء المغمور من الجسم. وبخلاف ذلك، يمكن صياغة القانون على النحو التالي: يفقد الجسم المغمور في سائل أو غاز من وزنه نفس وزن السائل (أو الغاز) الذي يزيحه. ثم P = ملغ - FA. اكتشف هذا القانون العالم اليوناني القديم أرخميدس عام 212 قبل الميلاد. ه. وهو أساس نظرية الأجسام العائمة.
قانون الجاذبية
قانون الجذب العام، أو قانون نيوتن للجاذبية: جميع الأجسام تتجاذب مع بعضها البعض بقوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتل هذه الأجسام، وعكسيًا مع مربع المسافة بينها.
قانون بويل-ماريوت
أحد قوانين الغاز المثالي: عند درجة حرارة ثابتة، يكون حاصل ضرب ضغط الغاز وحجمه قيمة ثابتة. الصيغة: pV = const. يصف عملية متساوية الحرارة.
قانون هوك
ووفقا لهذا القانون، فإن التشوهات المرنة للجسم الصلب تتناسب طرديا مع التأثيرات الخارجية التي تسببها.
قانون دالتون
من قوانين الغازات الأساسية: أن ضغط خليط من الغازات المثالية غير المتفاعلة كيميائياً يساوي مجموع الضغوط الجزئية لهذه الغازات. اكتشف في عام 1801 من قبل ج. دالتون.
قانون جول – لينز
يصف التأثير الحراري للتيار الكهربائي: كمية الحرارة المنطلقة في الموصل عندما يمر تيار مباشر عبره تتناسب طرديا مع مربع التيار، ومقاومة الموصل، وزمن المرور. اكتشفه جول ولينز بشكل مستقل عن بعضهما البعض في القرن التاسع عشر.
قانون كولومب
القانون الأساسي للكهرباء الساكنة، الذي يعبر عن اعتماد قوة التفاعل بين شحنتين نقطيتين ثابتتين على المسافة بينهما: تتفاعل شحنتان نقطيتان ثابتتان مع قوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب مقادير هذه الشحنات وتتناسب عكسيًا مع المربع المسافة بينها وبين ثابت العزل للوسط الذي توجد فيه الشحنات. القيمة تساوي عدديًا القوة المؤثرة بين شحنتين نقطيتين ثابتتين تبلغ كل منهما 1 درجة مئوية، وتقع كل منهما في فراغ على مسافة 1 متر من بعضها البعض. يعد قانون كولوم أحد المبررات التجريبية للديناميكا الكهربائية. افتتح في عام 1785.
قانون لينز
وفقًا لهذا القانون، يكون للتيار المستحث دائمًا اتجاه بحيث يعوض التدفق المغناطيسي الخاص به عن التغيرات في الخارج التدفق المغناطيسيالذي تسبب في هذا التيار. قانون لينز هو نتيجة لقانون الحفاظ على الطاقة. تم تركيبه عام 1833 بواسطة E. H. Lenz.
قانون أوم
من القوانين الأساسية للتيار الكهربائي: أن قوة التيار الكهربائي المباشر في قسم من الدائرة تتناسب طردياً مع الجهد عند أطراف هذا القسم وتتناسب عكسياً مع مقاومته. صالح للموصلات المعدنية والكهارل التي يتم الحفاظ على درجة حرارتها ثابتة. في حالة الدائرة الكاملة، يتم صياغتها على النحو التالي: تتناسب قوة التيار الكهربائي المباشر في الدائرة بشكل مباشر مع القوة الدافعة الكهربية للمصدر الحالي وتتناسب عكسيا مع المقاومة الكلية للدائرة الكهربائية. اكتشف في عام 1826 من قبل جي إس أوم.
قانون انعكاس الموجة
تقع الحزمة الساقطة والشعاع المنعكس والعمود المرفوع إلى نقطة سقوط الحزمة في نفس المستوى، وتكون زاوية الورود يساوي الزاويةالانكسار. القانون صالح لانعكاس المرآة.
قانون باسكال
القانون الأساسي للهيدروستاتيكا: الضغط الناتج عن القوى الخارجية على سطح السائل أو الغاز ينتقل بالتساوي في جميع الاتجاهات.
قانون انكسار الضوء
يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمودي المستعاد إلى نقطة ورود الشعاع في نفس المستوى، وبالنسبة لهذين الوسيطين تكون نسبة جيب زاوية الورود إلى جيب زاوية الانكسار هي قيمة ثابتة تسمى معامل الانكسار النسبي للوسط الثاني بالنسبة إلى الأول.
قانون الانتشار المستقيم للضوء
قانون البصريات الهندسية الذي ينص على أن الضوء ينتشر بشكل مستقيم في وسط متجانس. يشرح، على سبيل المثال، تكوين الظل والظل الجزئي.
قانون حفظ الشحنة
أحد القوانين الأساسية للطبيعة: المجموع الجبري الشحنات الكهربائيةمن أي نظام معزول كهربائيا يبقى دون تغيير. في النظام المعزول كهربائيًا، يسمح قانون حفظ الشحنة بظهور جسيمات مشحونة جديدة، لكن الشحنة الكهربائية الإجمالية للجسيمات الظاهرة يجب أن تكون دائمًا مساوية للصفر.
قانون الحفاظ على الزخم
أحد القوانين الأساسية للميكانيكا: إن زخم أي نظام مغلق، أثناء جميع العمليات التي تحدث في النظام، يظل ثابتًا (محفوظًا) ولا يمكن إعادة توزيعه إلا بين أجزاء النظام نتيجة لتفاعلها.
قانون تشارلز
أحد قوانين الغاز الأساسية: إن ضغط كتلة معينة من الغاز المثالي عند حجم ثابت يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة.
قانون الحث الكهرومغناطيسي
يصف ظاهرة ظهور المجال الكهربائي عندما يتغير المجال المغناطيسي (ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي): القوة الدافعة الكهربائية للتحريض تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي. يتم تحديد معامل التناسب من خلال نظام الوحدات، ويتم تحديد الإشارة من خلال قاعدة لينز. تم اكتشاف القانون من قبل السيد فاراداي.
قانون حفظ وتحويل الطاقة
قانون الطبيعة العام: تظل طاقة أي نظام مغلق ثابتة (محفوظة) خلال جميع العمليات التي تحدث في النظام. لا يمكن تحويل الطاقة إلا من شكل إلى آخر وإعادة توزيعها بين أجزاء النظام. بالنسبة للنظام المفتوح، الزيادة (النقصان) في طاقته تساوي النقصان (الزيادة) في طاقة الأجسام والمجالات الفيزيائية المتفاعلة معها.
قوانين نيوتن
تعتمد الميكانيكا الكلاسيكية على قوانين نيوتن الثلاثة. قانون نيوتن الأول (قانون القصور الذاتي): تكون النقطة المادية في حالة مستقيمة و حركة موحدةأو يرتاح إذا لم تعمل به أجسام أخرى أو يعوض عن فعل هذه الأجسام. قانون نيوتن الثاني (القانون الأساسي للديناميكية): التسارع الذي يتلقاه الجسم يتناسب طرديًا مع محصلة جميع القوى المؤثرة على الجسم، ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم. قانون نيوتن الثالث: أفعال الجسمين متساوية دائمًا في المقدار وموجهة في اتجاهين متعاكسين.
قوانين فاراداي
قانون فاراداي الأول: كتلة المادة المنطلقة على القطب أثناء مرور تيار كهربائي تتناسب طرديا مع كمية الكهرباء (الشحنة) التي تمر عبر المنحل بالكهرباء (m = kq = kIt). قانون فاراداي الثاني: نسبة كتل المواد المختلفة التي تخضع لتحولات كيميائية على الأقطاب الكهربائية عندما تمر شحنات كهربائية متطابقة عبر المنحل بالكهرباء تساوي نسبة معادلاتها الكيميائية. تم وضع القوانين في 1833-1834 على يد السيد فاراداي.
القانون الأول للديناميكا الحرارية
القانون الأول للديناميكا الحرارية هو قانون الحفاظ على الطاقة لنظام ديناميكي حراري: يتم إنفاق كمية الحرارة Q المنقولة إلى النظام على تغيير الطاقة الداخلية للنظام U وتنفيذ العمل A بواسطة النظام ضد القوى الخارجية. الصيغة Q = U + A تكمن وراء تشغيل المحركات الحرارية.
مسلمات بور
مسلمة بور الأولى: النظام الذري يكون مستقرًا فقط في الحالات الثابتة المقابلة له تسلسل منفصلقيم الطاقة الذرية. يرتبط كل تغيير في هذه الطاقة بانتقال كامل للذرة من حالة ثابتة إلى أخرى. مسلمة بور الثانية: امتصاص الذرة وانبعاثها للطاقة يحدث وفق القانون الذي بموجبه يكون الإشعاع المرتبط بالانتقال أحادي اللون وله تردد: h = Ei – Ek، حيث h هو ثابت بلانك، وEi وEk هي طاقات الذرة في الحالات الثابتة.
حكم اليد اليسرى
يحدد اتجاه القوة المؤثرة على موصل يحمل تيارًا (أو جسيمًا مشحونًا متحركًا) يقع في مجال مغناطيسي. القاعدة تقول: إذا وضعت يدك اليسرى بحيث تظهر الأصابع الممدودة اتجاه التيار (سرعة الجسيم)، وخطوط القوة المجال المغنطيسي(خطوط الحث المغناطيسي) دخلت راحة اليد، ثم يشير الإبهام الممدود إلى اتجاه القوة المؤثرة على الموصل (الجسيم الإيجابي؛ في الحالة الجسيمات السلبيةاتجاه القوة معاكس).
حكم اليد اليمنى
يحدد اتجاه التيار التحريضي في موصل يتحرك في مجال مغناطيسي: إذا تم وضع كف اليد اليمنى بحيث تدخل خطوط الحث المغناطيسي إليها، ويتم توجيه الإبهام المنحني على طول حركة الموصل، ثم أربعة سوف تظهر الأصابع الممدودة اتجاه التيار التعريفي.
مبدأ هيجنز
يسمح لك بتحديد موضع جبهة الموجة في أي وقت. وفقًا لمبدأ هويجنز، فإن جميع النقاط التي تمر من خلالها مقدمة الموجة في الوقت t هي مصادر للموجات الكروية الثانوية، والموضع المرغوب لمقدمة الموجة في الوقت t يتطابق مع السطح الذي يغلف جميع الموجات الثانوية. يشرح مبدأ هيجنز قوانين انعكاس وانكسار الضوء.
مبدأ هيجنز-فريسنل
وفقًا لهذا المبدأ، في أي نقطة تقع خارج سطح مغلق اعتباطي يغطي مصدرًا نقطيًا للضوء، يمكن تمثيل موجة الضوء المثارة بواسطة هذا المصدر كنتيجة لتداخل الموجات الثانوية المنبعثة من جميع نقاط السطح المغلق المحدد. هذا المبدأ يجعل من الممكن حل أبسط مشاكل حيود الضوء.
مبدأ النسبية
في أي أنظمة مرجعية بالقصور الذاتي، جميع الظواهر الفيزيائية (الميكانيكية، الكهرومغناطيسية، وما إلى ذلك) تحت نفس الظروف تسير بنفس الطريقة. إنه تعميم لمبدأ النسبية لجاليليو.
مبدأ النسبية لجاليليو
مبدأ النسبية الميكانيكية، أو مبدأ الميكانيكا الكلاسيكية: في أي إطار مرجعي بالقصور الذاتي، فإن جميع الظواهر الميكانيكية تسير بنفس الطريقة وفي نفس الظروف.
صوت
يشير الصوت إلى موجات مرنة تنتشر في السوائل والغازات و المواد الصلبةوتدركها آذان الإنسان والحيوان. يتمتع الشخص بالقدرة على سماع الأصوات بترددات تتراوح بين 16-20 كيلو هرتز. عادة ما يسمى الصوت بترددات تصل إلى 16 هرتز بالموجات فوق الصوتية؛ بترددات 2·104-109 هرتز - الموجات فوق الصوتية، وبترددات 109-1013 هرتز - الصوت الفائق. العلم الذي يدرس الأصوات يسمى الصوتيات.
ضوء
يشير الضوء بالمعنى الضيق للمصطلح إلى الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق التردد الذي تراه العين البشرية: 7.5 ‘1014–4.3’1014 هرتز. تتراوح الأطوال الموجية من 760 نانومتر (الضوء الأحمر) إلى 380 نانومتر (الضوء البنفسجي).
يستخدم العلماء من كوكب الأرض الكثير من الأدوات في محاولة لوصف كيفية عمل الطبيعة بشكل عام. أنهم يتوصلون إلى القوانين والنظريات. ما الفرق؟ يمكن في كثير من الأحيان اختزال القانون العلمي إلى عبارة رياضية مثل E = mc²؛ يعتمد هذا البيان على بيانات تجريبية وعادة ما تقتصر حقيقته على مجموعة معينة من الشروط. في حالة E = mc² - سرعة الضوء في الفراغ.
تسعى النظرية العلمية غالبًا إلى تجميع مجموعة من الحقائق أو الملاحظات حول ظواهر محددة. وبشكل عام (ولكن ليس دائمًا) يظهر بيان واضح وقابل للاختبار فيما يتعلق بكيفية عمل الطبيعة. ليس من الضروري اختزال النظرية العلمية في معادلة، ولكنها تمثل شيئًا أساسيًا حول طريقة عمل الطبيعة.
تعتمد كل من القوانين والنظريات على العناصر الأساسية الطريقة العلمية، مثل إنشاء الفرضيات، وإجراء التجارب، وإيجاد (أو عدم العثور على) البيانات التجريبية، واستخلاص النتائج. ففي نهاية المطاف، يجب أن يكون العلماء قادرين على تكرار النتائج إذا كان للتجربة أن تصبح الأساس لقانون أو نظرية مقبولة بشكل عام.
في هذه المقالة، سنلقي نظرة على عشرة قوانين ونظريات علمية يمكنك تحسينها حتى إذا كنت لا تستخدم المجهر الإلكتروني الماسح في كثير من الأحيان، على سبيل المثال. لنبدأ بضجة وننتهي بعدم اليقين.
إذا كانت هناك نظرية علمية واحدة تستحق المعرفة، فلتشرح كيف وصل الكون إلى حالته الحالية (أو لم يصل إليها). بناءً على الأبحاث التي أجراها إدوين هابل وجورج ليميتر وألبرت أينشتاين، تفترض نظرية الانفجار الكبير أن الكون بدأ قبل 14 مليار سنة بتوسع هائل. في مرحلة ما، كان الكون موجودًا في نقطة واحدة وشمل كل مادة الكون الحالي. وتستمر هذه الحركة حتى يومنا هذا، والكون نفسه يتوسع باستمرار.
اكتسبت نظرية الانفجار الكبير دعمًا واسع النطاق في الأوساط العلمية بعد أن اكتشف أرنو بنزياس وروبرت ويلسون إشعاع الخلفية الكونية الميكروي في عام 1965. باستخدام التلسكوبات الراديوية، اكتشف اثنان من علماء الفلك ضوضاء كونية، أو ساكنة، لا تتبدد مع مرور الوقت. وبالتعاون مع الباحث في برينستون روبرت ديك، أكد هذان العلماء فرضية ديك بأن الانفجار الكبير الأصلي ترك وراءه إشعاعات منخفضة المستوى يمكن اكتشافها في جميع أنحاء الكون.
قانون هابل للتوسع الكوني
دعونا نحمل إدوين هابل لثانية واحدة. بينما كانت العشرينيات من القرن الماضي مستعرة الكساد الكبيرأجرى هابل أبحاثًا فلكية رائدة. لم يثبت فقط أن هناك مجرات أخرى إلى جانب مجرة درب التبانة، لكنه اكتشف أيضًا أن هذه المجرات كانت تندفع بعيدًا عن مجرتنا، وهي حركة أطلق عليها اسم الركود.
ومن أجل قياس سرعة هذه الحركة المجرية، اقترح هابل قانون التوسع الكوني، المعروف أيضًا باسم قانون هابل. تبدو المعادلة كما يلي: السرعة = H0 × المسافة. تمثل السرعة السرعة التي تتحرك بها المجرات بعيدًا؛ H0 هو ثابت هابل، أو معامل يشير إلى معدل تمدد الكون؛ المسافة هي مسافة مجرة واحدة إلى المجرة التي تتم المقارنة معها.
تم حساب ثابت هابل عند معاني مختلفةلبعض الوقت، ولكنه متجمد حاليًا عند سرعة 70 كم/ثانية لكل مليون فرسخ فلكي. انها ليست بهذه الأهمية بالنسبة لنا. الشيء المهم هو أن القانون يوفر طريقة ملائمة لقياس سرعة المجرة بالنسبة لمجرتنا. والمهم أيضًا هو أن القانون ينص على أن الكون يتكون من العديد من المجرات، والتي يمكن إرجاع حركتها إلى الانفجار الكبير.
قوانين كيبلر لحركة الكواكب
لعدة قرون، تقاتل العلماء بعضهم البعض والزعماء الدينيين حول مدارات الكواكب، وخاصة ما إذا كانت تدور حول الشمس. في القرن السادس عشر، طرح كوبرنيكوس مفهومه المثير للجدل حول مركزية الشمس النظام الشمسي، حيث تدور الكواكب حول الشمس بدلاً من الأرض. ومع ذلك، لم يكن هناك حل واضح إلا مع يوهانس كيبلر، الذي بنى على أعمال تايكو براهي وغيره من علماء الفلك. الأساس العلميلحركة الكواكب.
تصف قوانين كيبلر الثلاثة لحركة الكواكب، والتي تم تطويرها في أوائل القرن السابع عشر، حركة الكواكب حول الشمس. ينص القانون الأول، الذي يُطلق عليه أحيانًا قانون المدارات، على أن الكواكب تدور حول الشمس في مدار إهليلجي. أما القانون الثاني، وهو قانون المناطق، فينص على أن الخط الذي يصل الكوكب بالشمس يشكل مساحات متساوية على فترات زمنية متساوية. بمعنى آخر، إذا قمت بقياس المساحة التي أنشأها خط مرسوم من الأرض إلى الشمس، وتتبعت حركة الأرض لمدة 30 يومًا، فستكون المنطقة هي نفسها بغض النظر عن موقع الأرض بالنسبة إلى نقطة الأصل.
القانون الثالث، قانون الفترات، يسمح لنا بإقامة علاقة واضحة بين الفترة المدارية للكوكب والمسافة إلى الشمس. وبفضل هذا القانون، نعلم أن الكوكب القريب نسبيًا من الشمس، مثل كوكب الزهرة، لديه فترة مدارية أقصر بكثير من الكواكب البعيدة مثل نبتون.
قانون الجاذبية العالمي
قد يكون هذا مساويا للمسار اليوم، ولكن منذ أكثر من 300 عام، اقترح السير إسحاق نيوتن فكرة ثورية: أي جسمين، بغض النظر عن كتلتهما، يمارسان جاذبية على بعضهما البعض. ويمثل هذا القانون معادلة يواجهها العديد من تلاميذ المدارس في المدرسة الثانوية في الفيزياء والرياضيات.
F = G × [(m1m2)/r²]
ف هو قوة الجاذبيةبين جسمين مقاسة بالنيوتن. M1 وM2 هما كتلتا الجسمين، بينما r هي المسافة بينهما. G هو ثابت الجاذبية، ويُحسب حاليًا بـ 6.67384(80)·10−11 أو N·m2·kg−2.
تتمثل ميزة قانون الجاذبية العالمي في أنه يسمح لك بحساب قوة الجذب بين أي جسمين. هذه القدرة مفيدة للغاية عندما يقوم العلماء، على سبيل المثال، بإطلاق قمر صناعي إلى مداره أو تحديد مسار القمر.
قوانين نيوتن
وبما أننا نتحدث عن واحد من أعظم العلماء الذين عاشوا على وجه الأرض، فلنتحدث عن قوانين نيوتن الأخرى الشهيرة. تشكل قوانينه الثلاثة للحركة جزءًا أساسيًا من الفيزياء الحديثة. ومثل العديد من قوانين الفيزياء الأخرى، فهي أنيقة في بساطتها.
ينص القانون الأول من القوانين الثلاثة على أن الجسم المتحرك يظل متحركًا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. بالنسبة لكرة تتدحرج على الأرض، يمكن أن تكون القوة الخارجية هي الاحتكاك بين الكرة والأرض، أو أن يضرب صبي الكرة في اتجاه مختلف.
القانون الثاني يحدد العلاقة بين كتلة الجسم (م) وتسارعه (أ) في شكل المعادلة F = m x a. تمثل F القوة المقاسة بالنيوتن. وهو أيضًا متجه، مما يعني أنه يحتوي على مكون اتجاهي. بسبب التسارع، فإن الكرة التي تتدحرج على الأرض لها متجه خاص في اتجاه حركتها، ويؤخذ ذلك في الاعتبار عند حساب القوة.
القانون الثالث له معنى كبير ويجب أن يكون مألوفًا لك: لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. أي أنه مقابل كل قوة تؤثر على جسم ما على السطح، يتم صده بنفس القوة.
قوانين الديناميكا الحرارية
قال الفيزيائي والكاتب البريطاني سي بي سنو ذات مرة إن غير العالم الذي لا يعرف القانون الثاني للديناميكا الحرارية يشبه العالم الذي لم يقرأ شكسبير قط. أكد بيان سنو الشهير الآن على أهمية الديناميكا الحرارية وحاجة الأشخاص غير العلميين إلى معرفتها.
الديناميكا الحرارية هي علم كيفية عمل الطاقة في النظام، سواء كان محركًا أو قلب الأرض. ويمكن اختزالها في عدة قوانين أساسية، أوجزها سنو على النحو التالي:
- لا يمكنك الفوز.
- لن تتجنب الخسائر.
- لا يمكنك ترك اللعبة.
دعونا نفهم هذا قليلا. بقوله لا يمكنك الفوز، كان سنو يعني أنه بما أن المادة والطاقة محفوظتان، فلا يمكنك الحصول على أحدهما دون خسارة الآخر (أي E=mc²). وهذا يعني أيضًا أنك بحاجة إلى توفير الحرارة لتشغيل المحرك، ولكن في حالة عدم وجود نظام مغلق تمامًا، سيتم حتماً فقدان بعض الحرارة للمحرك. عالم مفتوحمما سيؤدي إلى القانون الثاني.
القانون الثاني - الخسائر لا مفر منها - يعني أنه بسبب زيادة الإنتروبيا، لا يمكنك العودة إلى حالة الطاقة السابقة. الطاقة المركزة في مكان واحد ستتجه دائمًا إلى أماكن أقل تركيزًا.
وأخيرًا، يشير القانون الثالث - لا يمكنك ترك اللعبة - إلى أدنى درجة حرارة ممكنة نظريًا - 273.15 درجة مئوية تحت الصفر. عندما يصل النظام إلى الصفر المطلق، تتوقف حركة الجزيئات، مما يعني أن الإنتروبيا ستصل إلى أدنى قيمة لها ولن يكون هناك حتى الطاقة الحركية. لكن في العالم الحقيقي، من المستحيل الوصول إلى الصفر المطلق، ولا يمكنك سوى الاقتراب منه كثيرًا.
قوة أرشميدس
بعد اليونانية القديمةاكتشف أرخميدس مبدأ الطفو الخاص به، فصرخ "وجدتها!" (وجدته!) وركض عاريا عبر سيراكيوز. هكذا تقول الأسطورة. وكان الاكتشاف في غاية الأهمية. تقول الأسطورة أيضًا أن أرخميدس اكتشف هذا المبدأ عندما لاحظ أن الماء في حوض الاستحمام يرتفع عندما يغمر الجسم فيه.
وفقًا لمبدأ أرخميدس في الطفو، فإن القوة المؤثرة على جسم مغمور أو مغمور جزئيًا تساوي كتلة السائل الذي يزيحه الجسم. هذا المبدأ له أهمية حاسمة في حسابات الكثافة وكذلك تصميم الغواصات وغيرها من السفن العابرة للمحيطات.
التطور والانتقاء الطبيعي
والآن بعد أن قمنا بتأسيس بعض المفاهيم الأساسية حول كيفية بداية الكون وكيفية تأثير القوانين الفيزيائية على حياتنا اليومية، دعونا نوجه انتباهنا إلى الشكل البشري ونكتشف كيف وصلنا إلى هذا الحد. وفقًا لمعظم العلماء، فإن كل أشكال الحياة على الأرض لها سلف مشترك. ولكن لكي ينشأ مثل هذا الاختلاف الضخم بين جميع الكائنات الحية، كان على بعضها أن يتحول إلى نوع منفصل.
وبشكل عام، حدث هذا التمايز من خلال عملية التطور. لقد مرت مجموعات الكائنات الحية وسماتها بآليات مثل الطفرات. أما تلك التي تتمتع بصفات أكثر فائدة للبقاء على قيد الحياة، مثل الضفادع البنية، والتي تتميز ببراعة في التمويه في المستنقع، فقد تم اختيارها بشكل طبيعي للبقاء على قيد الحياة. ومن هنا يأتي مصطلح الانتقاء الطبيعي.
يمكنك مضاعفة هاتين النظريتين عدة مرات، وهذا في الواقع ما فعله داروين في القرن التاسع عشر. يفسر التطور والانتقاء الطبيعي التنوع الهائل للحياة على الأرض.
النظرية النسبية العامة
كانت النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين ولا تزال اكتشافًا كبيرًا غيّر نظرتنا إلى الكون إلى الأبد. كان الإنجاز الرئيسي لأينشتاين هو ادعاءه بأن المكان والزمان ليسا مطلقين، وأن الجاذبية ليست مجرد قوة مطبقة على جسم أو كتلة. بل إن الجاذبية ترجع إلى حقيقة أن الكتلة تحني المكان والزمان نفسه (الزمكان).
للتفكير في هذا، تخيل القيادة عبر الأرض في خط مستقيم في اتجاه الشرق، على سبيل المثال، من نصف الكرة الشمالي. بعد فترة من الوقت، إذا أراد شخص ما تحديد موقعك بدقة، فسوف تكون بعيدًا جنوبًا وشرقًا عن موقعك الأصلي. وذلك لأن الأرض منحنية. للقيادة شرقًا بشكل مستقيم، عليك أن تأخذ في الاعتبار شكل الأرض والقيادة بزاوية شمالًا قليلاً. قارن بين كرة مستديرة وورقة من الورق.
الفضاء هو نفس الشيء إلى حد كبير. على سبيل المثال، سيكون من الواضح للركاب على متن صاروخ يحلق حول الأرض أنهم يطيرون في خط مستقيم عبر الفضاء. لكن في الواقع، فإن الزمكان المحيط بهم ينحني بفعل جاذبية الأرض، مما يتسبب في تحركهم للأمام والبقاء في مدار الأرض.
كان لنظرية أينشتاين تأثير كبير على مستقبل الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات. لقد أوضحت شذوذًا صغيرًا وغير متوقع في مدار عطارد، وأظهرت كيف ينحني ضوء النجوم، وتنتشر الأسس النظريةللثقوب السوداء.
مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ
لقد علمنا توسع نظرية أينشتاين النسبية المزيد عن كيفية عمل الكون وساعد في إرساء الأساس لفيزياء الكم، مما أدى إلى إحراج غير متوقع تمامًا للعلوم النظرية. في عام 1927، أدى إدراك أن جميع قوانين الكون مرنة في سياق معين إلى اكتشاف مذهل للعالم الألماني فيرنر هايزنبرغ.
من خلال افتراض مبدأ عدم اليقين، أدرك هايزنبرغ أنه من المستحيل أن نعرف في وقت واحد مستوى عالبالضبط اثنين من خصائص الجسيم. يمكنك معرفة موضع الإلكترون بدرجة عالية من الدقة، ولكن ليس زخمه، والعكس صحيح.
توصل نيلز بور لاحقًا إلى اكتشاف ساعد في تفسير مبدأ هايزنبرج. اكتشف بور أن الإلكترون له صفات الجسيم والموجة. أصبح هذا المفهوم معروفًا باسم ازدواجية الموجة والجسيم وشكل أساس فيزياء الكم. لذلك، عندما نقيس موضع الإلكترون، فإننا نعرّفه على أنه جسيم عند نقطة معينة في الفضاء بطول موجي غير محدد. عندما نقيس نبضة، فإننا نتعامل مع الإلكترون كموجة، مما يعني أنه يمكننا معرفة سعة طوله، ولكن ليس موضعه.
