Introduktion til de vigtigste fysiske love

I årenes løb har forskere opdaget, at naturen generelt er mere kompleks, end vi giver den æren for. Fysikkens love betragtes som grundlæggende, selvom mange af dem henviser til idealiserede eller teoretiske systemer, der er svære at gentage i den virkelige verden.

Ligesom andre videnskabelige områder bygger eller ændrer nye fysiske love på eksisterende love og teoretisk forskning. Albert Einsteins relativitetsteori, som han udviklede i de tidlige 1900'ere, bygger på de teorier, der først blev udviklet mere end 200 år tidligere af Sir Isaac Newton.

Sir Isaac Newton's banebrydende arbejde i fysik blev først offentliggjort i 1687 i hans bog "De matematiske principper for naturfilosofi, "almindeligt kendt som" The Principia. "I det skitserede han teorier om tyngdekraft og bevægelse. Hans fysiske tyngdeloven siger, at et objekt tiltrækker et andet objekt i direkte forhold til deres samlede masse og omvendt relateret til kvadratet på afstanden mellem dem.

Newtons tre bevægelseslove, som også findes i "The Principia", styrer, hvordan bevægelsen af ​​fysiske objekter ændrer sig. De definerer det grundlæggende forhold mellem acceleration af et objekt og kræfter handler efter det.

• Første regel: Et objekt forbliver i hvile eller i en ensartet bevægelsestilstand, medmindre denne tilstand ændres af en ekstern kraft.
• Anden regel: Kraft er lig med ændringen i momentum (masse gange hastighed) over tid. Med andre ord er ændringshastigheden direkte proportional med den anvendte kraftmængde.
• Tredje regel: For hver handling i naturen er der en lige og modsat reaktion.

Tilsammen danner disse tre principper, som Newton skitserede, grundlaget for klassisk mekanik, der beskriver, hvordan kroppe opfører sig fysisk under påvirkning af eksterne kræfter.

Albert Einstein introducerede sin berømte ligning E = mc² i et tidsskriftindgivelse fra 1905 med titlen "On the Elektrodynamik af bevægelige organer." Papiret præsenterede sin teori om særlig relativitet, baseret på to postulater:

• Relativitetsprincippet: Fysikkens love er de samme for alle inertielle referencerammer.
• Princip for lysets hastighed: Lys forplantes altid gennem et vakuum med en bestemt hastighed, som er uafhængig af det udsendende legems bevægelsestilstand.

Det første princip siger simpelthen, at fysiklovene gælder ens for alle i alle situationer. Det andet princip er det vigtigste. Det bestemmes, at lysets hastighed i et vakuum er konstant. I modsætning til alle andre bevægelsesformer måles det ikke forskelligt for observatører i forskellige inertielle referencerammer.

Det termodynamiske love er faktisk specifikke manifestationer af loven om bevarelse af masseenergi, når det drejer sig om termodynamiske processer. Feltet blev først udforsket i 1650'erne af Otto von Guericke i Tyskland og Robert Boyle og Robert Hooke i Storbritannien. Alle tre forskere brugte vakuumpumper, som von Guericke var banebrydende for at studere principperne for tryk, temperatur og volumen.

• Zeroeth-loven for termodynamik gør forestillingen om temperatur muligt.
• Den første termodynamiske lov demonstrerer forholdet mellem intern energi, tilføjet varme og arbejde inden for et system.
• Den anden lovaf termodynamik vedrører den naturlige strøm af varme i et lukket system.
• Den tredje lovaf termodynamik siger, at det er umuligt at oprette en termodynamisk proces det er perfekt effektivt.

To fysiske love styrer forholdet mellem elektrisk ladede partikler og deres evne til at skabe elektrostatisk kraft og elektrostatiske felter.

• Coulombs lov er opkaldt efter Charles-Augustin Coulomb, en fransk forsker, der arbejdede i 1700'erne. Kraften mellem to punktladninger er direkte proportional med størrelsen på hver ladning og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem deres centre. Hvis objekterne har den samme ladning, positive eller negative, vil de afvise hinanden. Hvis de har modsatte afgifter, tiltrækker de hinanden.
• Gauss's lov er opkaldt efter Carl Friedrich Gauss, en tysk matematiker, der arbejdede i det tidlige 19. århundrede. Denne lov hedder, at nettostrømmen af ​​et elektrisk felt gennem en lukket overflade er proportional med den lukkede elektriske ladning. Gauss foreslog lignende love vedrørende magnetisme og elektromagnetisme som helhed.

I relativitetsområdet og kvantemekanik, har forskere fundet, at disse love stadig gælder, skønt deres fortolkning kræver en vis forbedring, hvilket resulterer i felter som kvanteelektronik og kvantetyngdekraft.