من الطبيعي والصحيح أن نهتم بالعالم من حولك وبقوانين سيرته وتطوره. هذا هو السبب في أنه من المعقول الانتباه إلى العلوم الطبيعية ، على سبيل المثال ، الفيزياء ، والتي تشرح جوهر تكوين الكون وتطوره. من السهل فهم القوانين الفيزيائية الأساسية. في سن مبكرة جدًا ، تقدم المدرسة للأطفال هذه المبادئ.
بالنسبة للكثيرين ، يبدأ هذا العلم بالكتاب المدرسي "الفيزياء (الصف السابع)". يتم الكشف عن المفاهيم والقوانين الأساسية للميكانيكا والديناميكا الحرارية لأطفال المدارس ، ويتعرفون على جوهر القوانين الفيزيائية الرئيسية. ولكن هل يجب أن تقتصر المعرفة على مقاعد المدرسة؟ ما هي القوانين الفيزيائية التي يجب أن يعرفها كل شخص؟ سيتم مناقشة هذا لاحقًا في المقالة.
علوم فيزياء
العديد من الفروق الدقيقة في العلوم الموصوفة مألوفة للجميع منذ الطفولة المبكرة. وهذا يرجع إلى حقيقة أن الفيزياء ، في جوهرها ، هي أحد مجالات العلوم الطبيعية. إنه يخبرنا عن قوانين الطبيعة ، والعمل الذي تقوم بهتؤثر على حياة الجميع ، بل وتوفرها من نواحٍ عديدة ، حول سمات المادة وهيكلها وأنماط حركتها.
سجل أرسطو مصطلح "الفيزياء" لأول مرة في القرن الرابع قبل الميلاد. في البداية ، كان مرادفًا لمفهوم "الفلسفة". بعد كل شيء ، كان لكل من العلوم هدف مشترك - شرح جميع آليات عمل الكون بشكل صحيح. لكن بالفعل في القرن السادس عشر ، ونتيجة للثورة العلمية ، أصبحت الفيزياء مستقلة.
القانون العام
تنطبق بعض القوانين الأساسية للفيزياء على مختلف فروع العلم. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تلك التي تعتبر مشتركة بين كل الطبيعة. إنه يتعلق بقانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها.
يعني ضمناً أن طاقة كل نظام مغلق ، عند حدوث أي ظواهر فيه ، يتم الحفاظ عليها بالتأكيد. ومع ذلك ، فهي قادرة على التحول إلى شكل آخر وتغيير محتواها الكمي بشكل فعال في أجزاء مختلفة من النظام المحدد. في نفس الوقت في النظام المفتوح تقل الطاقة بشرط أن تزداد طاقة أي أجسام ومجالات تتفاعل معها.
بالإضافة إلى المبدأ العام أعلاه ، تحتوي الفيزياء على المفاهيم الأساسية والصيغ والقوانين اللازمة لتفسير العمليات التي تحدث في العالم. يمكن أن يكون استكشافهم مثيرًا بشكل لا يصدق. لذلك ، في هذه المقالة ، سيتم النظر بإيجاز في القوانين الأساسية للفيزياء ، ولكي نفهمها بشكل أعمق ، من المهم الانتباه إليها بشكل كامل.
ميكانيكا
تم الكشف عن العديد من القوانين الأساسية للفيزياء للعلماء الشباب في الصفوف 7-9 من المدرسة ، حيث تتم دراسة فرع من العلوم مثل الميكانيكا بشكل كامل. مبادئه الأساسية موضحة أدناه.
- قانون غاليليو للنسبية (ويسمى أيضًا القانون الميكانيكي للنسبية ، أو أساس الميكانيكا الكلاسيكية). يكمن جوهر المبدأ في حقيقة أنه في ظل ظروف مماثلة ، تكون العمليات الميكانيكية في أي إطارات مرجعية بالقصور الذاتي متطابقة تمامًا.
- قانون هوك. جوهرها هو أنه كلما زاد التأثير على جسم مرن (زنبرك ، قضيب ، وحدة تحكم ، شعاع) من الجانب ، زاد تشوهه.
قوانين نيوتن (تمثل أساس الميكانيكا الكلاسيكية):
- ينص مبدأ القصور الذاتي على أن أي جسم قادر على أن يكون في حالة راحة أو يتحرك بشكل موحد ومستقيم فقط إذا لم يكن هناك أجسام أخرى تؤثر عليه بأي شكل من الأشكال ، أو إذا كانوا يعوضون بطريقة ما تصرفات بعضهم البعض. لتغيير سرعة الحركة ، من الضروري العمل على الجسم ببعض القوة ، وبالطبع ستختلف أيضًا نتيجة تأثير نفس القوة على الأجسام ذات الأحجام المختلفة.
- يوضح النمط الرئيسي للديناميكيات أنه كلما زادت نتيجة القوى التي تعمل حاليًا على جسم معين ، زادت التسارع الذي يتلقاها. وبالتالي ، كلما زاد وزن الجسم ، انخفض هذا المؤشر.
- ينص قانون نيوتن الثالث على ذلكدائمًا ما يتفاعل أي جسمان مع بعضهما البعض في نمط مماثل: قوتهما لها نفس الطبيعة ، ومتكافئة في الحجم ، ولها بالضرورة الاتجاه المعاكس على طول الخط المستقيم الذي يربط بين هذه الأجسام.
- ينص مبدأ النسبية على أن جميع الظواهر التي تحدث في ظل نفس الظروف في إطارات مرجعية بالقصور الذاتي تمر بطريقة متطابقة تمامًا.
الديناميكا الحرارية
كتاب مدرسي يكشف للطلاب القوانين الأساسية ("الفيزياء. الصف السابع") ، يقدم لهم أساسيات الديناميكا الحرارية. سنراجع بإيجاز مبادئه أدناه.
قوانين الديناميكا الحرارية ، الأساسية في هذا الفرع من العلم ، ذات طبيعة عامة ولا تتعلق بتفاصيل بنية مادة معينة على المستوى الذري. بالمناسبة ، هذه المبادئ مهمة ليس فقط للفيزياء ، ولكن أيضًا للكيمياء ، وعلم الأحياء ، وهندسة الطيران ، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال ، في الصناعة المسماة ، توجد قاعدة لا يمكن تحديدها منطقيًا ، وهي أنه في نظام مغلق ، حيث لم تتغير الظروف الخارجية ، يتم إنشاء حالة التوازن بمرور الوقت. والعمليات التي تستمر فيه تعوض بعضها البعض بشكل دائم.
تؤكد قاعدة أخرى للديناميكا الحرارية رغبة النظام ، الذي يتكون من عدد هائل من الجسيمات التي تتميز بالحركة الفوضوية ، في الانتقال بشكل مستقل من الحالات الأقل احتمالية للنظام إلى الحالات الأكثر احتمالية.
وينص قانون Gay-Lussac (المعروف أيضًا باسم قانون الغاز) على أنه بالنسبة لغاز من كتلة معينة في ظل ظروف ضغط مستقر ، فإن نتيجة قسمة حجمه علىتصبح درجة الحرارة المطلقة بالضرورة قيمة ثابتة.
قاعدة أخرى مهمة لهذه الصناعة هي القانون الأول للديناميكا الحرارية ، والذي يسمى أيضًا مبدأ الحفاظ على الطاقة وتحويلها لنظام ديناميكي حراري. ووفقًا له ، فإن أي مقدار من الحرارة تم توصيله إلى النظام سيتم إنفاقه حصريًا على تحول طاقته الداخلية وأداء العمل من قبله فيما يتعلق بأي قوى خارجية فاعلة. كان هذا الانتظام هو الذي أصبح أساسًا لتشكيل مخطط لتشغيل المحركات الحرارية.
نظام غاز آخر هو قانون تشارلز. تقول أنه كلما زاد ضغط كتلة معينة من غاز مثالي ، مع الحفاظ على حجم ثابت ، زادت درجة حرارته.
كهرباء
يكتشف قوانين أساسية مثيرة للاهتمام للفيزياء لمدرسة الصف العاشر للعلماء الشباب. في هذا الوقت ، تتم دراسة المبادئ الأساسية للطبيعة وقوانين عمل التيار الكهربائي ، بالإضافة إلى الفروق الدقيقة الأخرى.
قانون أمبير ، على سبيل المثال ، ينص على أن الموصلات متصلة بالتوازي ، والتي من خلالها يتدفق التيار في نفس الاتجاه ، يجذب حتما ، وفي حالة الاتجاه المعاكس للتيار ، على التوالي ، يتنافر. في بعض الأحيان يتم استخدام نفس الاسم لقانون فيزيائي يحدد القوة المؤثرة في مجال مغناطيسي موجود على جزء صغير من موصل يقوم حاليًا بتوصيل التيار. يطلق عليه كذلك - قوة أمبير. تم هذا الاكتشاف من قبل عالم في النصف الأول من القرن التاسع عشر (أي عام 1820).
القانونالحفاظ على الشحن هو أحد المبادئ الأساسية للطبيعة. تنص على أن المجموع الجبري لجميع الشحنات الكهربائية الناشئة في أي نظام معزول كهربائيًا يتم الاحتفاظ به دائمًا (يصبح ثابتًا). على الرغم من ذلك ، فإن المبدأ المسمى لا يستبعد ظهور جسيمات مشحونة جديدة في مثل هذه الأنظمة نتيجة لعمليات معينة. ومع ذلك ، يجب بالضرورة أن تكون الشحنة الكهربائية الكلية لجميع الجسيمات المشكلة حديثًا مساوية للصفر.
قانون كولوم هو أحد القواعد الأساسية في علم الكهرباء الساكنة. يعبر عن مبدأ قوة التفاعل بين رسوم النقطة الثابتة ويشرح الحساب الكمي للمسافة بينهما. يجعل قانون كولوم من الممكن إثبات المبادئ الأساسية للديناميكا الكهربائية بطريقة تجريبية. تقول أن الشحنات النقطية الثابتة ستتفاعل بالتأكيد مع بعضها البعض بقوة أعلى ، وكلما زاد ناتج مقاديرها ، وبالتالي ، كلما كان مربع المسافة بين الشحنات قيد الدراسة أصغر وسماحية الوسيط الذي يحدث فيه التفاعل الموصوف.
قانون أوم هو أحد المبادئ الأساسية للكهرباء. تقول أنه كلما زادت قوة التيار الكهربائي المباشر الذي يعمل في قسم معين من الدائرة ، زاد الجهد عند نهاياته.
"قاعدة اليد اليمنى" هي مبدأ يسمح لك بتحديد الاتجاه في موصل التيار المتحرك بطريقة معينة تحت تأثير المجال المغناطيسي. للقيام بذلك ، من الضروري وضع اليد اليمنى بحيث تكون خطوط الحث المغناطيسيلمس الكف المفتوح مجازيًا ، ومدد الإبهام في اتجاه الموصل. في هذه الحالة ، ستحدد الأصابع الأربعة المتبقية اتجاه تيار الحث.
أيضًا ، يساعد هذا المبدأ في معرفة الموقع الدقيق لخطوط الحث المغناطيسي لموصل مستقيم يوصل التيار في الوقت الحالي. يحدث هذا على النحو التالي: ضع إبهام اليد اليمنى بطريقة تشير إلى اتجاه التيار ، وباستخدام الأصابع الأربعة الأخرى ، أمسك الموصل بشكل مجازي. سيوضح موقع هذه الأصابع الاتجاه الدقيق لخطوط الحث المغناطيسي.
مبدأ الحث الكهرومغناطيسي هو نمط يشرح عملية تشغيل المحولات والمولدات والمحركات الكهربائية. هذا القانون على النحو التالي: في دائرة مغلقة ، تكون القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن الحث أكبر ، وكلما زاد معدل تغير التدفق المغناطيسي.
بصريات
يعكس فرع "البصريات" أيضًا جزءًا من المناهج الدراسية (القوانين الأساسية للفيزياء: الصفوف 7-9). لذلك ، ليس من الصعب فهم هذه المبادئ كما قد يبدو للوهلة الأولى. دراستهم لا تجلب معها معرفة إضافية فحسب ، بل فهمًا أفضل للواقع المحيط. القوانين الأساسية للفيزياء التي يمكن أن تنسب إلى مجال دراسة البصريات هي كما يلي:
- مبدأ جاينز. إنها طريقة تسمح لك بتحديد موضع مقدمة الموجة بدقة في أي جزء من الثانية. جوهرها كما يلي:جميع النقاط الموجودة في مسار مقدمة الموجة في جزء معين من الثانية ، في جوهرها ، تصبح مصادر لموجات كروية (ثانوية) في حد ذاتها ، في حين أن وضع مقدمة الموجة في نفس جزء من الثانية مماثل السطح الذي يدور حول جميع الموجات الكروية (الثانوية). يستخدم هذا المبدأ لشرح القوانين الحالية المتعلقة بانكسار الضوء وانعكاسه.
- يعكس مبدأ Huygens-Fresnel طريقة فعالة لحل المشكلات المتعلقة بانتشار الموجة. يساعد في شرح المشكلات الأولية المرتبطة بانحراف الضوء.
- قانون انعكاس الموجة. يستخدم بالتساوي للانعكاس في المرآة. يكمن جوهرها في حقيقة أن كلاً من الشعاع الساقط والشعاع المنعكس ، وكذلك العمودي المشيد من نقطة وقوع الحزمة ، يقعان في مستوى واحد. من المهم أيضًا أن تتذكر أن الزاوية التي يقع عندها الشعاع دائمًا ما تكون مساوية تمامًا لزاوية الانكسار.
- مبدأ انكسار الضوء. هذا تغيير في مسار الموجة الكهرومغناطيسية (الضوء) في لحظة الحركة من وسيط متجانس إلى آخر ، والذي يختلف اختلافًا كبيرًا عن الأول في عدد من مؤشرات الانكسار. سرعة انتشار الضوء فيها مختلفة.
- قانون الانتشار المستقيم للضوء. في جوهره ، هو قانون متعلق بمجال البصريات الهندسية ، وهو على النحو التالي: في أي وسط متجانس (بغض النظر عن طبيعته) ، ينتشر الضوء بشكل مستقيم بشكل صارم ، على طول أقصر مسافة. يشرح هذا القانون التعليم بطريقة بسيطة ومفهومة.الظلال.
الفيزياء الذرية والنووية
القوانين الأساسية لفيزياء الكم ، وكذلك أساسيات الفيزياء الذرية والنووية ، تدرس في المدارس الثانوية والجامعات.
إذن ، مسلمات بوهر هي سلسلة من الفرضيات الأساسية التي أصبحت أساس النظرية. جوهرها هو أن أي نظام ذري يمكن أن يظل مستقرًا فقط في الحالات الثابتة. أي إشعاع أو امتصاص للطاقة بواسطة ذرة يحدث بالضرورة باستخدام المبدأ ، الذي يكون جوهره كما يلي: يصبح الإشعاع المرتبط بالنقل أحادي اللون.
تشير هذه الافتراضات إلى المنهج الدراسي القياسي الذي يدرس القوانين الأساسية للفيزياء (الصف 11). معرفتهم إلزامية للخريج
قوانين الفيزياء الأساسية التي يجب أن يعرفها الإنسان
بعض المبادئ الفيزيائية ، على الرغم من أنها تنتمي إلى أحد فروع هذا العلم ، إلا أنها ذات طبيعة عامة ويجب أن تكون معروفة للجميع. نسرد القوانين الأساسية للفيزياء التي يجب أن يعرفها الإنسان:
- قانون أرخميدس (يشير إلى مجالات المياه وكذلك الهواء الجوي). إنه يعني ضمناً أن أي جسم مغمور في مادة غازية أو في سائل يخضع لنوع من قوة الطفو ، والتي يتم توجيهها عموديًا بالضرورة إلى الأعلى. هذه القوة دائمًا مساوية عدديًا لوزن السائل أو الغاز الذي أزاحه الجسم.
- صياغة أخرى لهذا القانون هي كما يلي: الجسم المنغمس في غاز أو سائل سيفقد بالتأكيد نفس القدر من الوزنكانت كتلة السائل أو الغاز الذي غُمس فيه. أصبح هذا القانون الافتراض الأساسي لنظرية أجسام السباحة.
- قانون الجاذبية الكونية (اكتشفه نيوتن). يكمن جوهرها في حقيقة أن جميع الأجسام تنجذب حتماً إلى بعضها البعض بقوة أكبر ، وكلما زاد ناتج كتل هذه الأجسام ، وبالتالي ، كلما قل مربع المسافة بينها.
هذه هي القوانين الأساسية الثلاثة للفيزياء التي يجب أن يعرفها كل من يريد أن يفهم آلية عمل العالم المحيط وخصائص العمليات التي تحدث فيه. فهم مبدأ عملهم بسيط للغاية.
قيمة هذه المعرفة
يجب أن تكون القوانين الأساسية للفيزياء في أمتعة معرفة الشخص ، بغض النظر عن عمره ومهنته. إنها تعكس آلية وجود كل واقع اليوم ، وهي في جوهرها الثابت الوحيد في عالم متغير باستمرار.
القوانين الأساسية ومفاهيم الفيزياء تفتح فرصًا جديدة لدراسة العالم من حولنا. تساعد معرفتهم على فهم آلية وجود الكون وحركة جميع الأجسام الكونية. إنه لا يحولنا فقط إلى متفرجين للأحداث والعمليات اليومية ، ولكنه يتيح لنا أن نكون على دراية بها. عندما يفهم الشخص بوضوح القوانين الأساسية للفيزياء ، أي جميع العمليات التي تحدث من حوله ، فإنه يحصل على فرصة للسيطرة عليها بأكثر الطرق فعالية ، مما يجعل الاكتشافات وبالتالي يجعل حياته أكثر راحة.
النتائج
يضطر البعض إلى التعمقلدراسة القوانين الأساسية للفيزياء لامتحان الدولة الموحد ، والبعض الآخر - حسب المهنة ، والبعض - بدافع الفضول العلمي. بغض النظر عن أهداف دراسة هذا العلم ، لا يمكن المبالغة في تقدير فوائد المعرفة المكتسبة. لا يوجد شيء أكثر إرضاءً من فهم الآليات والأنماط الأساسية لوجود العالم المحيط.
لا تكن غير مبال - تطور!
