Je prirodzené a správne zaujímať sa o svet okolo a zákonitosti jeho fungovania a vývoja. Preto je rozumné venovať pozornosť prírodným vedám, napríklad fyzike, ktorá vysvetľuje samotnú podstatu vzniku a vývoja vesmíru. Základné fyzikálne zákony sú ľahko pochopiteľné. Vo veľmi mladom veku škola predstavuje tieto princípy deťom.
Pre mnohých táto veda začína učebnicou „Fyzika (7. ročník)“. Školákom sa odhaľujú základné pojmy a zákony mechaniky a termodynamiky, oboznamujú sa s jadrom hlavných fyzikálnych zákonov. Mali by sa však znalosti obmedziť na školskú lavicu? Aké fyzikálne zákony by mal poznať každý človek? O tom sa bude diskutovať neskôr v článku.
Vedecká fyzika
Mnohé nuansy opísanej vedy sú známe každému už od raného detstva. A je to dané tým, že v podstate je fyzika jednou z oblastí prírodných vied. Vypovedá o zákonoch prírody, ktorých pôsobenieovplyvňuje život každého človeka a v mnohých smeroch ho aj poskytuje o vlastnostiach hmoty, jej štruktúre a vzorcoch pohybu.
Pojem „fyzika“prvýkrát zaznamenal Aristoteles v štvrtom storočí pred Kristom. Spočiatku to bolo synonymom pojmu „filozofia“. Obe vedy mali predsa spoločný cieľ – správne vysvetliť všetky mechanizmy fungovania Vesmíru. Ale už v šestnástom storočí sa v dôsledku vedeckej revolúcie fyzika osamostatnila.
Všeobecné právo
Niektoré základné fyzikálne zákony platia pre rôzne odvetvia vedy. Okrem nich existujú také, ktoré sa považujú za spoločné celej prírode. Ide o zákon zachovania a premeny energie.
Z toho vyplýva, že energia každého uzavretého systému, keď sa v ňom vyskytnú nejaké javy, je určite zachovaná. Napriek tomu sa dokáže transformovať do inej podoby a efektívne meniť svoj kvantitatívny obsah v rôznych častiach menovaného systému. Zároveň v otvorenom systéme energia klesá za predpokladu, že sa zvyšuje energia akýchkoľvek telies a polí, ktoré s ňou interagujú.
Okrem vyššie uvedeného všeobecného princípu fyzika obsahuje základné pojmy, vzorce, zákony, ktoré sú potrebné na interpretáciu procesov prebiehajúcich vo svete. Ich skúmanie môže byť neuveriteľne vzrušujúce. Preto sa v tomto článku stručne zamyslíme nad základnými fyzikálnymi zákonmi a aby sme im porozumeli hlbšie, je dôležité venovať im plnú pozornosť.
Mechanika
Mnoho základných fyzikálnych zákonov sa odhaľuje mladým vedcom v 7. až 9. ročníku školy, kde sa odbor ako mechanika viac študuje. Jeho základné princípy sú popísané nižšie.
- Galileov zákon relativity (nazývaný aj mechanický zákon relativity alebo základ klasickej mechaniky). Podstata princípu spočíva v tom, že za podobných podmienok sú mechanické procesy v akýchkoľvek inerciálnych referenčných sústavách úplne identické.
- Hookeov zákon. Jej podstatou je, že čím väčší je náraz na pružné teleso (pružina, tyč, konzola, nosník) zboku, tým väčšia je jeho deformácia.
Newtonove zákony (predstavujú základ klasickej mechaniky):
- Princíp zotrvačnosti hovorí, že každé teleso je schopné byť v pokoji alebo sa pohybovať rovnomerne a priamočiaro iba vtedy, ak naň žiadne iné telesá žiadnym spôsobom neovplyvňujú, alebo ak sa navzájom nejako kompenzujú. Na zmenu rýchlosti pohybu je potrebné pôsobiť na teleso nejakou silou a samozrejme sa bude líšiť aj výsledok dopadu rovnakej sily na telesá rôznych veľkostí.
- Hlavný vzorec dynamiky hovorí, že čím väčšia je výslednica síl, ktoré momentálne pôsobia na dané teleso, tým väčšie zrýchlenie dostane. A teda čím väčšia je telesná hmotnosť, tým je tento ukazovateľ nižší.
- Tretí Newtonov zákon to uvádzaakékoľvek dve telesá vždy interagujú navzájom v identickom vzore: ich sily sú rovnakej povahy, majú rovnakú veľkosť a nevyhnutne majú opačný smer pozdĺž priamky, ktorá tieto telesá spája.
- Princíp relativity tvrdí, že všetky javy vyskytujúce sa za rovnakých podmienok v inerciálnych referenčných sústavách prechádzajú absolútne identickým spôsobom.
Termodynamika
Školská učebnica, ktorá žiakom odhaľuje základné zákony („Fyzika. 7. ročník“), uvádza ich do základov termodynamiky. Nižšie si stručne zopakujeme jeho princípy.
Zákony termodynamiky, ktoré sú v tomto odbore vedy základné, majú všeobecnú povahu a nesúvisia s detailmi štruktúry konkrétnej látky na atómovej úrovni. Mimochodom, tieto princípy sú dôležité nielen pre fyziku, ale aj pre chémiu, biológiu, letecké inžinierstvo atď.
Napríklad v menovanom odvetví platí pravidlo, ktoré sa nedá logicky určiť, že v uzavretom systéme, pre ktorý sa vonkajšie podmienky nemenia, sa časom nastolí rovnovážny stav. A procesy, ktoré v ňom pokračujú, sa vždy navzájom kompenzujú.
Ďalšie pravidlo termodynamiky potvrdzuje túžbu systému, ktorý pozostáva z obrovského množstva častíc charakterizovaných chaotickým pohybom, po samostatnom prechode z menej pravdepodobných stavov systému k viac pravdepodobným.
A zákon Gay-Lussac (nazývaný aj zákon o plyne) uvádza, že pre plyn určitej hmotnosti za podmienok stabilného tlaku je výsledkom delenia jeho objemuabsolútna teplota sa nevyhnutne stane konštantnou hodnotou.
Ďalším dôležitým pravidlom tohto odvetvia je prvý termodynamický zákon, ktorý sa pre termodynamický systém nazýva aj princíp zachovania a transformácie energie. Akékoľvek množstvo tepla, ktoré bolo systému odovzdané, sa podľa neho vynaloží výlučne na metamorfózu jeho vnútornej energie a jej vykonanie práce vo vzťahu k akýmkoľvek pôsobiacim vonkajším silám. Práve táto pravidelnosť sa stala základom pre vytvorenie schémy prevádzky tepelných motorov.
Ďalšou pravidelnosťou plynu je Charlesov zákon. Hovorí, že čím väčší je tlak určitej hmotnosti ideálneho plynu pri zachovaní konštantného objemu, tým väčšia je jeho teplota.
Elektrina
Objavuje zaujímavé základné fyzikálne zákony pre 10. ročník školy pre mladých vedcov. V tejto dobe sa študujú hlavné princípy prírody a zákony pôsobenia elektrického prúdu, ako aj ďalšie nuansy.
Ampérov zákon napríklad hovorí, že paralelne zapojené vodiče, ktorými prúdi prúd rovnakým smerom, sa nevyhnutne priťahujú, v prípade opačného smeru prúdu, resp. Niekedy sa rovnaký názov používa pre fyzikálny zákon, ktorý určuje silu pôsobiacu v existujúcom magnetickom poli na malú časť vodiča, ktorý práve vedie prúd. Hovorí sa tomu tak – sila Ampere. Tento objav urobil jeden vedec v prvej polovici devätnásteho storočia (konkrétne v roku 1820).
Zákonzachovanie náboja je jedným zo základných princípov prírody. Uvádza, že algebraický súčet všetkých elektrických nábojov vznikajúcich v akomkoľvek elektricky izolovanom systéme je vždy zachovaný (stane sa konštantný). Napriek tomu uvedený princíp nevylučuje výskyt nových nabitých častíc v takýchto systémoch v dôsledku určitých procesov. Celkový elektrický náboj všetkých novovzniknutých častíc však musí byť nutne rovný nule.
Coulombov zákon je jedným zo základných v elektrostatike. Vyjadruje princíp sily vzájomného pôsobenia medzi pevnými bodovými nábojmi a vysvetľuje kvantitatívny výpočet vzdialenosti medzi nimi. Coulombov zákon umožňuje experimentálnym spôsobom zdôvodniť základné princípy elektrodynamiky. Hovorí, že nehybné bodové náboje budú určite vzájomne interagovať so silou, ktorá je tým väčšia, čím väčší je súčin ich veľkostí, a teda čím menší, tým menší je štvorec vzdialenosti medzi uvažovanými nábojmi a permitivita médium, v ktorom k opísanej interakcii dochádza.
Ohmov zákon je jedným zo základných princípov elektriny. Hovorí, že čím väčšia je sila jednosmerného elektrického prúdu pôsobiaceho v určitej časti obvodu, tým väčšie je napätie na jeho koncoch.
"Pravidlo pravej ruky" je princíp, ktorý umožňuje určiť smer vo vodiči prúdu pohybujúceho sa určitým spôsobom pod vplyvom magnetického poľa. K tomu je potrebné umiestniť pravú ruku tak, aby boli čiary magnetickej indukciesa obrazne dotkol otvorenej dlane a natiahol palec v smere vodiča. V tomto prípade zvyšné štyri narovnané prsty určia smer indukčného prúdu.
Tento princíp tiež pomáha zistiť presnú polohu čiar magnetickej indukcie priameho vodiča, ktorý momentálne vedie prúd. Stáva sa to takto: položte palec pravej ruky tak, aby ukazoval smer prúdu, a ďalšími štyrmi prstami obrazne uchopte vodič. Umiestnenie týchto prstov ukáže presný smer magnetických indukčných čiar.
Princíp elektromagnetickej indukcie je vzor, ktorý vysvetľuje proces činnosti transformátorov, generátorov, elektromotorov. Tento zákon je nasledovný: v uzavretom okruhu je generovaná elektromotorická sila indukcie tým väčšia, čím väčšia je rýchlosť zmeny magnetického toku.
Optika
Odbor "Optika" tiež odráža časť školských osnov (základné fyzikálne zákony: ročníky 7-9). Tieto princípy preto nie sú také náročné na pochopenie, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Ich štúdium so sebou prináša nielen ďalšie poznatky, ale aj lepšie pochopenie okolitej reality. Základné fyzikálne zákony, ktoré možno pripísať študijnému odboru optika, sú nasledovné:
- Guynesov princíp. Je to metóda, ktorá vám umožňuje efektívne určiť v ktoromkoľvek zlomku sekundy presnú polohu čela vlny. Jeho podstata je nasledovná:všetky body, ktoré sú v určitom zlomku sekundy v dráhe čela vlny, sa v podstate samy o sebe stávajú zdrojmi sférických vĺn (sekundárnych), pričom umiestnenie čela vlny v rovnakom zlomku sekundy je totožné s povrch, ktorý obchádza všetky sférické vlny (sekundárne). Tento princíp sa používa na vysvetlenie existujúcich zákonov súvisiacich s lomom svetla a jeho odrazom.
- Huygensov-Fresnelov princíp odráža efektívnu metódu riešenia problémov súvisiacich so šírením vĺn. Pomáha vysvetliť základné problémy spojené s difrakciou svetla.
- Zákon odrazu vĺn. Rovnako sa používa na odraz v zrkadle. Jeho podstata spočíva v tom, že dopadajúci aj odrazený lúč, ako aj kolmica zostrojená z bodu dopadu lúča, sú umiestnené v jednej rovine. Je tiež dôležité pamätať na to, že uhol, pod ktorým lúč dopadá, je vždy úplne rovný uhlu lomu.
- Princíp lomu svetla. Ide o zmenu trajektórie elektromagnetickej vlny (svetla) v momente pohybu z jedného homogénneho prostredia do druhého, ktoré sa od prvého výrazne líši v množstve indexov lomu. Rýchlosť šírenia svetla v nich je rôzna.
- Zákon priamočiareho šírenia svetla. Vo svojom jadre je to zákon súvisiaci s oblasťou geometrickej optiky a je nasledovný: v akomkoľvek homogénnom médiu (bez ohľadu na jeho povahu) sa svetlo šíri striktne priamočiaro, na najkratšiu vzdialenosť. Tento zákon vysvetľuje vzdelávanie jednoduchým a zrozumiteľným spôsobom.tiene.
Atómová a jadrová fyzika
Základné zákony kvantovej fyziky, ako aj základy atómovej a jadrovej fyziky sa študujú na stredných a vysokých školách.
Bohrove postuláty sú teda sériou základných hypotéz, ktoré sa stali základom teórie. Jeho podstatou je, že akýkoľvek atómový systém môže zostať stabilný iba v stacionárnych stavoch. Akékoľvek žiarenie alebo absorpcia energie atómom sa nevyhnutne vyskytuje na princípe, ktorého podstata je nasledovná: žiarenie spojené s transportom sa stáva monochromatickým.
Tieto postuláty sa vzťahujú na štandardné školské osnovy, ktoré študujú základné fyzikálne zákony (11. ročník). Ich znalosti sú pre absolventa povinné.
Základné fyzikálne zákony, ktoré by mal človek poznať
Niektoré fyzikálne princípy, hoci patria do jedného z odvetví tejto vedy, sú však všeobecnej povahy a mali by byť známe každému. Uvádzame základné fyzikálne zákony, ktoré by mal človek poznať:
- Archimedov zákon (týka sa oblasti hydro- a tiež aerostatiky). Znamená to, že každé teleso, ktoré bolo ponorené do plynnej látky alebo kvapaliny, je vystavené druhu vztlakovej sily, ktorá nevyhnutne smeruje zvisle nahor. Táto sila sa vždy číselne rovná hmotnosti kvapaliny alebo plynu vytlačenej telesom.
- Ďalšia formulácia tohto zákona je nasledovná: telo ponorené do plynu alebo kvapaliny určite schudne toľko akobola hmotnosť kvapaliny alebo plynu, v ktorom bol ponorený. Tento zákon sa stal základným postulátom teórie plaveckých telies.
- Zákon univerzálnej gravitácie (objavený Newtonom). Jeho podstata spočíva v tom, že absolútne všetky telesá sú k sebe nevyhnutne priťahované silou, ktorá je tým väčšia, čím väčší je súčin hmotností týchto telies, a teda čím menší, tým menší je štvorec vzdialenosti medzi nimi..
Toto sú 3 základné fyzikálne zákony, ktoré by mal poznať každý, kto chce pochopiť mechanizmus fungovania okolitého sveta a črty procesov v ňom prebiehajúcich. Pochopenie princípu ich konania je celkom jednoduché.
Hodnota takýchto vedomostí
Základné fyzikálne zákony musia byť v batožine vedomostí človeka bez ohľadu na jeho vek a povolanie. Odrážajú mechanizmus existencie celej dnešnej reality a v podstate sú jedinou konštantou v neustále sa meniacom svete.
Základné zákony, pojmy fyziky otvárajú nové možnosti pre štúdium sveta okolo nás. Ich poznatky pomáhajú pochopiť mechanizmus existencie Vesmíru a pohybu všetkých kozmických telies. Robí z nás nielen prizerajúcich sa každodenných udalostí a procesov, ale umožňuje nám si ich uvedomiť. Keď človek jasne porozumie základným fyzikálnym zákonom, teda všetkým procesom, ktoré sa okolo neho odohrávajú, dostane príležitosť ich čo najefektívnejšie ovládať, objavovať a robiť si tak pohodlnejší život.
Results
Niektoré sú nútené prehĺbiť saštudovať základné zákony fyziky pre jednotnú štátnu skúšku, iní - podľa povolania a niektorí - z vedeckej zvedavosti. Bez ohľadu na ciele štúdia tejto vedy, prínos získaných poznatkov možno len ťažko preceňovať. Nie je nič uspokojivejšie ako pochopenie základných mechanizmov a vzorcov existencie okolitého sveta.
Nebuď ľahostajný – vyvíjaj sa!
