Fyzika: základní pojmy, vzorce, zákony. Základní zákony fyziky, které člověk musí vědět

Mít zájem o okolní svět a zákony jeho fungování a rozvoje jsou přirozené a správné. Proto je rozumné věnovat pozornost přírodním vědám, například fyzice, která vysvětluje samotnou podstatu formace a rozvoje vesmíru. Základní fyzikální zákony jsou snadno pochopitelné. Již ve velmi mladém věku škola zavádí děti k těmto principům.

Pro mnohé tyto vědy začínají učebnicí "Fyzika (stupeň 7)". Základní pojmy a zákony mechaniky a termodynamiky se otevřou před studenty, seznámí se s jádrem hlavních fyzikálních zákonů. Měla by být znalost omezena na školní lavici? Jaké fyzické zákony by měly vědět všichni? To bude popsáno později v článku.

Věda fyziky

Mnoho nuancí popsaných věd je známých všem od raného dětství. A to je způsobeno faktem, že fyzikou je v podstatě jedna z oblastí přírodních věd. Vypovídá o přírodních zákonitostech, jejichž účinek ovlivňuje život každého a v mnoha ohledech ho dokonce poskytuje, o vlastnostech hmoty, o struktuře ao pohybových právech.

Termín "fyzika" poprvé zaznamenal Aristotle ve čtvrtém století před naším letopočtem. Zpočátku to bylo synonymem pojmu "filozofie". Koneckonců, obě vědy měly jediný cíl - správně vysvětlit všechny mechanismy fungování vesmíru. Ale už v šestnáctém století se v důsledku vědecké revoluce stala fyzikou nezávislost.

Obecné právo

Některé základní fyzikální zákony se používají v různých oborech vědy. Kromě toho existují ty, které jsou obecně považovány za společné pro celou přírodu. Jedná se o zákon zachování a přeměny energie.

Znamená to, že energie každého uzavřeného systému, když se v něm vyskytují jakékoliv jevy, jsou vždy zachovány. Přesto je schopen přejít na jinou formu a účinně měnit svůj kvantitativní obsah v různých částech tohoto systému. Současně v neuzavřených systémech se energie snižuje, za předpokladu, že energie jakýchkoli těles a polí, které s ní souvisejí, se zvyšuje.

Kromě výše uvedeného obecného principu obsahuje fyzika základní pojmy, vzorce, zákony, které jsou nezbytné pro interpretaci procesů, které se vyskytují v okolním světě. Jejich výzkum může být neuvěřitelně zábavný zážitek. Proto v tomto článku budou stručně zváženy základní fyzikální zákony a pro jejich hlubší pochopení je důležité věnovat jim plnou pozornost.

Mechanika

Mnoho mladých vědců objevuje základní zákony fyziky 7. a 9. ročníku školy, kde je vědní obor více studován, například mechanika. Jeho základní principy jsou popsány níže.

1. Zákon relativity Galileo (také nazývaný mechanický zákon relativity, nebo základ klasické mechaniky). Podstata principu spočívá v tom, že za podobných podmínek jsou mechanické procesy v jakémkoli referenčním referenčním rámci zcela identické.
2. Hookův zákon. Jeho podstatou je, že čím větší dopad na pružné tělo (pružina, tyč, konzola, paprsek) ze strany, tím větší je její deformace.

Newtonovy zákony (jsou základem klasické mechaniky):

1. Princip setrvačnosti uvádí, že každý subjekt může být v klidu nebo rovnoměrném pohybu v přímém směru, pouze pokud žádný jiný orgán v žádném případě vliv na to, anebo v případě, že jsou nějakým způsobem kompenzovat vliv navzájem. Chcete-li změnit rychlost pohybu, aby tělo je třeba jednat s nějakou silou, a samozřejmě zpětná vazba se rovná síle na různých velikostí těla se také liší.
2. Hlavní pravidelnost dynamiky tvrdí, že čím větší jsou výsledné síly, které momentálně působí na dané těleso, tím větší je zrychlení, které z něj dosáhne. A tudíž čím více tělesné hmotnosti, tím menší je tento ukazatel.
3. Třetí Newtonův zákon říká, že jakékoliv dvě tělesa jsou vždy interakci mezi sebou navzájem na identickém vzoru: jejich síly mají stejnou povahu, jsou ekvivalentní co do velikosti a být jisti, že v opačném směru podél přímky, která spojuje tělo.
4. Zásada relativity tvrdí, že všechny jevy, které se vyskytují za stejných podmínek v inerciálních referenčních rámcích, absolutně shodují.

Termodynamika

Školní učebnice, která odhaluje studentům základní zákony ("Fyzika, stupeň 7"), seznámí je se základy termodynamiky. Stručně diskutujeme o jeho zásadách níže.

Zákony termodynamiky, které jsou základem této vědní oblasti, mají obecnou povahu a nejsou spojeny s detaily struktury určité látky na atomové úrovni. Mimochodem, tyto zásady jsou důležité nejen pro fyziku, ale také pro chemii, biologii, letecký průmysl a tak dále.

Například v pojmenované větvi existuje pravidlo, které nedává logickou definici, že v uzavřeném systému, jehož vnější podmínky jsou nezměněny, se s časem stanoví rovnovážný stav. A procesy, které v něm pokračují, se navzájem navzájem kompenzují.

Další pravidlo termodynamiky potvrzuje touhu systému, který se skládá z kolosálního počtu částic charakterizovaných chaotickým pohybem, k nezávislému přechodu od pravděpodobnějších států k pravděpodobnějším.

A zákon Gay-Lussac (nazývaný také zákon o plynu) uvádí, že pro plyn s určitou hmotností za podmínek stabilního tlaku se výsledek dělení jeho objemu absolutní teplotou nutně stává konstantní hodnotou.

Dalším důležitým pravidlem této oblasti je první zákon termodynamiky, který se také nazývá princip zachování a přeměny energie pro termodynamický systém. Podle něj by jakékoli množství tepla, které bylo do systému zasláno, bylo vynaloženo výhradně na metamorfózu své vnitřní energie a na výkon své práce ve vztahu k jakýmkoli vnějším silám působících. Právě tato pravidelnost se stala základem pro vytvoření schématu pro provoz tepelných strojů.

Další plynárenský zákon je zákon Karla. Uvádí, že čím větší je tlak určité hmotnosti ideálního plynu za podmínek udržení konstantního objemu, tím vyšší je jeho teplota.

Elektřina

Otevírá mladé vědce se zajímavými základními fyzikálními zákony pro 10. ročník školy. V této době jsou studovány hlavní principy přírody a zákony působení elektrického proudu, stejně jako další nuance.

Ampérův zákon například tvrdí, že vodiče, které jsou paralelně propojené, proudí proudem ve stejném směru, jsou nevyhnutelně přitahovány a v případě opačného směru proudu odpuzují. Někdy se stejný název používá pro fyzický zákon, který určuje sílu působící v existujícím magnetickém poli na malém úseku vodiče, který v současné době vede proud. Říká se tomu - moc Ampěra. Tento objev provedli vědci v první polovině devatenáctého století (tedy v roce 1820).

Zákon zachování obvinění je jedním ze základních principů přírody. Uvádí, že algebraický součet všech elektrických nábojů vznikajících v jakémkoli elektricky izolovaném systému je vždy zachován (stává se konstantní). Navzdory tomu výše uvedený princip nevylučuje vzhled nových nabitých částic v takových systémech jako výsledek určitých procesů. Nicméně celkový elektrický náboj všech nově vytvořených částic musí být nutně nulový.

Coulombův zákon je jedním z nejdůležitějších v elektrostatice. Vyjadřuje princip síly interakce mezi poplatků pevný bod a vysvětluje kvantitativní výpočet vzdálenosti mezi nimi. Coulombův zákon nám dovoluje experimentalizovat základní principy elektrodynamiky. Uvádí, že poplatky stanovené bodové nutně komunikovat silou, která je vyšší, tím větší je produktem jejich rozsahu, a podle toho, čím menší, tím menší je čtverec vzdálenosti mezi těmito poplatků a dielektrická konstanta prostředí, ve kterém probíhá popisovaná interakce.

Ohmův zákon je jedním ze základních principů elektřiny. Říká se, že čím větší je pevnost konstantního elektrického proudu působícího na určitou část obvodu, tím větší je napětí na jeho koncích.

"Pravidlo pravé ruky" který vám umožňuje určit určitým směrem ve vodiči proudu pohybujícího se za podmínek magnetického pole. Chcete-li to provést, je nutné umístit pravý ruční kartáč tak, aby se linie magnetické indukce dotýkaly otevřené dlaně ruky a vytažte palcem ve směru pohybu vodiče. V tomto případě ostatní čtyři narovnané prsty určují směr pohybu indukčního proudu.

Také tento princip pomáhá určit přesnou polohu linií magnetické indukce přímočarého vodiče, který vede proud v daném okamžiku. Takový je případ: umístěte palec pravé ruky tak, aby to indikovalo směr proudu, a s dalšími čtyřmi prsty uchopte vodič. Umístění těchto prstů a demonstruje přesný směr linií magnetické indukce.

Princip elektromagnetické indukce je pravidelnost, která vysvětluje provoz transformátorů, generátorů a elektrických motorů. Tento zákon je následující: v uzavřené smyčce, generované elektromotorická síla Indukce je větší, tím větší je rychlost změny magnetického toku.

Optika

Odbočka "Optika" odráží i část školního kurikula (základní zákony fyziky: 7. - 9. ročník). Tyto zásady proto nejsou tak obtížné pochopit, jak se na první pohled může zdát. Jejich studie přináší s sebou nejen další znalosti, ale lepší pochopení okolní reality. Základní zákony fyziky, které lze přičíst oboru optiky, jsou následující:

1. Guinnessův princip. Jedná se o metodu, která vám umožní efektivně určit v každé konkrétní zlomek sekundy přesnou polohu vlnové fronty. Jeho podstatou je následující: všechny body, které jsou v dráze čela vlny v určitém zlomku sekundy, v podstatě samy o sobě stát zdroje sférické vlny (sekundární), zatímco umístění čela vlny ve stejném zlomku vteřiny je totožný s povrchem , který obklopuje všechny sférické vlny (sekundární). Tato zásada slouží k vysvětlení stávajících zákonů týkajících se lomu světla a jeho reflexe.
2. Princip Huygens-Fresnel odráží efektivní způsob řešení otázek souvisejících s šířením vln. Pomáhá vysvětlit základní problémy spojené s difrakcí světla.
3. Zákon reflexe vlny. Aplikuje se rovnoměrně na odraz v zrcadle. Její podstatou je, že jak sestupný paprsek, tak ten, který byl odrážen, stejně jako kolmá konstruovaná z hlediska výskytu paprsku jsou umístěna v jediné rovině. Je také důležité si uvědomit, že úhel, se kterým paprsek klesá, je vždy zcela shodný s úhlem lomu.
4. Princip refrakce světla. Tato změna v trajektorii pohybu elektromagnetické vlny (světla) v okamžiku pohybu z jednoho homogenního média do jiného, ​​který se významně liší od prvního z množství indexů lomu. Rychlost difúze světla v nich je odlišná.
5. Zákon přímého šíření světla. V podstatě jde o zákon týkající se oblasti geometrické optiky a spočívá v tom, že v jakémkoli homogenním médiu (bez ohledu na jeho povahu) se světlo šíří striktně přímočarým způsobem podle nejkratší vzdálenosti. Tento zákon jednoduše a snadno vysvětluje tvorbu stínu.

Atomová a jaderná fyzika

Základní zákony kvantové fyziky, stejně jako základy atomové a jaderné fyziky, jsou studovány v horních třídách středních a vyšších vzdělávacích institucí.

Bohrovy postuláty jsou proto řadou základních hypotéz, které se staly základem teorie. Jeho podstatou spočívá ve skutečnosti, že jakýkoli atomový systém může zůstat stabilní pouze v stacionárních stavech. Jakékoliv záření nebo absorpce energie atomem se nutně uskutečňuje za použití principu, jehož podstatou je následující: záření spojené s dopravou se stává monochromatickým.

Tyto postuláty odkazují na standardní školní kurikulum, které studuje základní zákony fyziky (11. třída). Jejich znalosti jsou pro absolventa povinné.

Základní zákony fyziky, které člověk musí vědět

Některé fyzikální principy, přestože se vztahují k jedné z větví této vědy, jsou nicméně obecné povahy a měly by být známé všem. Vypočteme základní fyzikální zákony, které by měl člověk vědět:

• Zákon Archimedes (odkazuje na oblasti hydro- a aerostatiky). Znamená to, že určitý druh vztlakové síly působí na jakékoliv tělo, které bylo ponořeno do plynné látky nebo kapaliny, což je nutně směřováno vertikálně nahoru. Tato síla je vždy číselně shodná s hmotností kapaliny nebo plynu přemístěného tělem.
• Další formulace tohoto zákona je následující: tělo ponořené do plynu nebo kapaliny nutně ztrácí takovou váhu jako hmotnost kapaliny nebo plynu, do kterého byla ponořena. Tento zákon se stal základním postulátem teorie plavání těl.
• Zákon univerzální gravitace (objevil Newton). Jeho podstata spočívá v tom, že absolutně všechno tělo je nevyhnutelně navzájem přitahují silou, která je větší, čím déle je výrobek mas orgánů, a tedy čím menší, tím menší je čtvercem vzdálenosti mezi nimi.

Jedná se o tři základní fyzikální zákony, které by měl každý vědět, kdo chce pochopit mechanismus fungování okolního světa a zvláštnosti procesů, které se v něm vyskytují. Porozumět principu jejich jednání je poměrně jednoduché.

Hodnota těchto znalostí

Základní zákony fyziky musí být v zavazadle znalosti člověka, bez ohledu na jeho věk a typ činnosti. Odrážejí mechanismus existence celé dnešní reality a v podstatě jsou jedinou konstantou v neustále se měnícím světě.

Základní zákony, koncepce fyziky, otevírají nové příležitosti pro studium světa kolem nás. Jejich znalosti pomáhají pochopit mechanismus existence vesmíru a pohyb všech kosmických těles. Nezdá se nám to jednoduše do špiónů každodenních událostí a procesů, ale dovoluje nám je realizovat. Když člověk jasně porozumí základním fyzikálním zákonům, to jest všem procesům, které se kolem něho objevují, získává příležitost spravovat je tím nejúčinnějším způsobem, dělat objevy a tím učinit svůj život pohodlnější.

Výsledky

Někteří jsou nuceni hlouběji studovat základní fyzikální zákony pro jednotnou státní zkoušku, jiné - podle povahy aktivity a některé - z vědecké zvědavosti. Bez ohledu na cíle studia této vědy nelze přínosy znalostí příliš zvýraznit. Není nic víc uspokojujícího než pochopení základních mechanismů a vzorů existence světa kolem nás.

Nezůstávejte lhostejní - rozvíjejte!