On loomulik ja õige olla huvitatud ümbritsevast maailmast ning selle toimimise ja arengu seaduspärasustest. Seetõttu on mõistlik pöörata tähelepanu loodusteadustele, näiteks füüsikale, mis selgitab Universumi tekke ja arengu olemust. Põhilisi füüsikaseadusi on lihtne mõista. Juba väga noores eas tutvustab kool neid põhimõtteid lastele.
Paljude jaoks algab see teadus õpikuga "Füüsika (7. klass)". Koolilastele avatakse mehaanika ja termodünaamika põhimõisted ja seadused, tutvutakse peamiste füüsikaseaduste tuumaga. Kuid kas teadmised peaksid piirduma koolipingiga? Milliseid füüsikaseadusi peaks iga inimene teadma? Seda arutatakse artiklis hiljem.
Teadusfüüsika
Paljud kirjeldatud teaduse nüansid on kõigile tuttavad juba varasest lapsepõlvest. Ja see on tingitud asjaolust, et sisuliselt on füüsika üks loodusteaduste valdkondi. See räägib loodusseadustest, mille toimimisestmõjutab igaühe elu ja mitmel viisil isegi pakub seda aine omaduste, struktuuri ja liikumismustrite kohta.
Termina "füüsika" kirjutas esmakordselt Aristoteles neljandal sajandil eKr. Algselt oli see "filosoofia" mõiste sünonüüm. Oli ju mõlemal teadusel ühine eesmärk – selgitada õigesti kõiki Universumi toimimise mehhanisme. Kuid juba kuueteistkümnendal sajandil sai füüsika teadusrevolutsiooni tulemusena iseseisvaks.
Üldseadus
Mõned füüsika põhiseadused kehtivad erinevate teadusharude kohta. Lisaks neile on veel neid, mida peetakse kogu loodusele omaseks. See puudutab energia jäävuse ja muundamise seadust.
See tähendab, et iga suletud süsteemi energia, kui selles toimuvad mingid nähtused, säilib kindlasti. Sellegipoolest on see võimeline muutuma teiseks vormiks ja muutma tõhus alt oma kvantitatiivset sisu nimetatud süsteemi erinevates osades. Samal ajal avatud süsteemis energia väheneb, eeldusel, et sellega interakteeruvate kehade ja väljade energia suureneb.
Lisaks ül altoodud üldpõhimõttele sisaldab füüsika põhimõisteid, valemeid, seaduspärasusi, mis on vajalikud maailmas toimuvate protsesside tõlgendamiseks. Nende uurimine võib olla uskumatult põnev. Seetõttu käsitletakse selles artiklis lühid alt põhilisi füüsikaseadusi ning nende sügavamaks mõistmiseks on oluline neile täit tähelepanu pöörata.
Mehaanika
Paljud füüsika põhiseadused avatakse noortele teadlastele kooli 7.-9. klassis, kus õpitakse põhjalikum alt sellist teadusharu nagu mehaanika. Selle põhiprintsiipe kirjeldatakse allpool.
- Galileo relatiivsusseadus (nimetatakse ka mehaaniliseks relatiivsusseaduseks või klassikalise mehaanika aluseks). Põhimõtte olemus seisneb selles, et sarnastes tingimustes on mehaanilised protsessid mis tahes inertsiaalsetes võrdlusraamides täiesti identsed.
- Hooke'i seadus. Selle olemus seisneb selles, et mida suurem on löök elastsele kehale (vedru, varras, konsool, tala) küljelt, seda suurem on selle deformatsioon.
Newtoni seadused (esindavad klassikalise mehaanika alust):
- Inertsi printsiip ütleb, et iga keha on võimeline olema puhkeasendis või liikuma ühtlaselt ja sirgjooneliselt ainult siis, kui ükski teine keha seda kuidagi ei mõjuta või kui nad kuidagi üksteise tegevust kompenseerivad. Liikumiskiiruse muutmiseks on vaja kehale teatud jõuga mõjuda ja loomulikult on erinev ka sama jõu mõju erineva suurusega kehadele.
- Dünaamika põhimuster väidab, et mida suurem on antud kehale hetkel mõjuvate jõudude resultant, seda suurem on sellele kehale vastuvõetav kiirendus. Ja vastav alt sellele, mida suurem on kehakaal, seda madalam on see näitaja.
- Newtoni kolmas seadus ütleb sedamis tahes kaks keha interakteeruvad üksteisega alati identse mustriga: nende jõud on sama loomuga, samaväärse suurusega ja neil on tingimata vastupidine suund piki neid kehasid ühendavat sirget.
- Relatiivsusteooria põhimõte ütleb, et kõik samadel tingimustel inertsiaalsetes tugisüsteemides esinevad nähtused läbivad absoluutselt identselt.
Termodünaamika
Kooliõpik, mis avab õpilastele põhiseadused ("Füüsika. 7. klass"), tutvustab termodünaamika põhitõdesid. Vaatame allpool lühid alt selle põhimõtteid.
Selles teadusharus põhilised termodünaamika seadused on üldist laadi ega ole seotud konkreetse aine struktuuri üksikasjadega aatomitasandil. Muide, need põhimõtted pole olulised mitte ainult füüsika, vaid ka keemia, bioloogia, kosmosetehnika jne jaoks.
Näiteks nimetatud tööstuses kehtib reegel, mida ei saa loogiliselt kindlaks määrata, et suletud süsteemis, mille välistingimused on muutumatud, tekib aja jooksul tasakaaluseisund. Ja selles jätkuvad protsessid kompenseerivad üksteist alati.
Veel üks termodünaamika reegel kinnitab süsteemi, mis koosneb kolossaalsest arvust osakestest, mida iseloomustab kaootiline liikumine, soovi minna iseseisv alt üle süsteemi jaoks vähemtõenäolistest olekutest tõenäolisematesse.
Ja Gay-Lussaci seadus (nimetatakse ka gaasiseaduseks) ütleb, et kindla massiga gaasi korral stabiilse rõhu tingimustes saadakse selle ruumala jagamineabsoluutne temperatuur muutub tingimata konstantseks väärtuseks.
Teine oluline reegel selles valdkonnas on termodünaamika esimene seadus, mida nimetatakse ka termodünaamilise süsteemi energia säilitamise ja muundamise põhimõtteks. Tema sõnul kulub iga süsteemile edastatud soojushulk eranditult selle sisemise energia metamorfoosiks ja selle töö teostamiseks mis tahes mõjuvate välisjõudude suhtes. Just see seaduspärasus sai aluseks soojusmootorite tööskeemi koostamisel.
Teine gaasi regulaarsus on Charlesi seadus. See ütleb, et mida suurem on ideaalse gaasi teatud massi rõhk, säilitades samal ajal konstantse ruumala, seda kõrgem on selle temperatuur.
Elekter
Avastab huvitavaid põhilisi füüsikaseadusi noorte teadlaste 10. klassi kooli jaoks. Sel ajal uuritakse põhilisi looduspõhimõtteid ja elektrivoolu toimeseadusi ning muid nüansse.
Ampère'i seadus näiteks ütleb, et paralleelselt ühendatud juhid, mille kaudu vool liigub samas suunas, tõmbuvad paratamatult endasse ja voolu vastassuuna korral tõrjuvad. Mõnikord kasutatakse sama nimetust füüsikalise seaduse kohta, mis määrab olemasolevas magnetväljas mõjuva jõu väikesele voolujuhi lõigule. Seda nimetatakse nii - Ampere võimsuseks. Selle avastuse tegi teadlane üheksateistkümnenda sajandi esimesel poolel (nimelt aastal 1820).
Õiguslaengu säilitamine on üks looduse põhiprintsiipe. See väidab, et elektriliselt isoleeritud süsteemis tekkivate elektrilaengute algebraline summa säilib alati (muutub konstantseks). Vaatamata sellele ei välista nimetatud põhimõte teatud protsesside tulemusena uute laetud osakeste tekkimist sellistesse süsteemidesse. Sellest hoolimata peab kõigi äsja moodustunud osakeste elektrilaeng tingimata olema võrdne nulliga.
Coulombi seadus on elektrostaatika üks põhialuseid. See väljendab püsipunktlaengute vastastikuse mõju põhimõtet ja selgitab nendevahelise kauguse kvantitatiivset arvutamist. Coulombi seadus võimaldab elektrodünaamika põhiprintsiipe eksperimentaalselt põhjendada. See ütleb, et liikumatud punktlaengud interakteeruvad üksteisega kindlasti jõuga, mis on seda suurem, mida suurem on nende suuruste korrutis ja vastav alt, mida väiksem, seda väiksem on vaadeldavate laengute vahelise kauguse ja laengute läbilaskvuse ruut. keskkond, milles kirjeldatud interaktsioon toimub.
Oomi seadus on üks elektri põhiprintsiipe. See ütleb, et mida suurem on vooluahela teatud osas mõjuva alalisvoolu tugevus, seda suurem on pinge selle otstes.
"Parema käe reegel" on põhimõte, mis võimaldab määrata magnetvälja mõjul teatud viisil liikuva voolu suuna. Selleks on vaja asetada parem käsi nii, et magnetinduktsiooni jooned oleksidpiltlikult puudutas avatud peopesa ja sirutas pöidla juhi suunas. Sel juhul määravad ülejäänud neli sirgeks võetud sõrme induktsioonvoolu suuna.
Samuti aitab see põhimõte välja selgitada hetkel voolu juhtiva sirge juhi magnetinduktsiooni joonte täpse asukoha. See juhtub nii: asetage parema käe pöial nii, et see näitaks voolu suunda, ja ülejäänud nelja sõrmega haarake piltlikult juhist. Nende sõrmede asukoht näitab magnetiliste induktsioonijoonte täpset suunda.
Elektromagnetilise induktsiooni põhimõte on muster, mis selgitab trafode, generaatorite ja elektrimootorite tööprotsessi. See seadus on järgmine: suletud vooluringis on genereeritav induktsiooni elektromotoorjõud, mida suurem on magnetvoo muutumise kiirus.
Optika
Hari "Optika" kajastab ka osa kooli õppekavast (füüsika põhiseadused: 7.-9. klass). Seetõttu pole neid põhimõtteid nii raske mõista, kui esmapilgul võib tunduda. Nende õppimine toob endaga kaasa mitte ainult lisateadmised, vaid ka ümbritseva reaalsuse parema mõistmise. Põhilised füüsikaseadused, mida saab seostada optika uurimisvaldkonnaga, on järgmised:
- Guynesi põhimõte. See on meetod, mis võimaldab teil igal sekundi murdosal tõhus alt määrata lainefrondi täpset asukohta. Selle olemus on järgmine:kõik punktid, mis on teatud murdosa sekundi jooksul lainefrondi teel, muutuvad sisuliselt iseenesest keralainete allikateks (sekundaarseteks), samas kui lainefrondi paigutus samas sekundi murdosas on identne pind, mis käib ümber kõikide sfääriliste lainete (sekundaarne). Seda põhimõtet kasutatakse valguse murdumise ja selle peegeldumise kohta kehtivate seaduste selgitamiseks.
- Huygensi-Fresneli põhimõte peegeldab tõhusat meetodit laine levimisega seotud probleemide lahendamiseks. See aitab selgitada valguse difraktsiooniga seotud elementaarseid probleeme.
- Laine peegelduse seadus. Seda kasutatakse võrdselt ka peeglis peegelduseks. Selle olemus seisneb selles, et nii langev ja peegelduv kiir, kui ka kiire langemispunktist konstrueeritud risti asetsevad ühel tasapinnal. Samuti on oluline meeles pidada, et nurk, mille all kiir langeb, on alati absoluutselt võrdne murdumisnurgaga.
- Valguse murdumise põhimõte. See on elektromagnetlaine (valguse) trajektoori muutumine ühest homogeensest keskkonnast teise liikumise hetkel, mis erineb oluliselt esimesest mitme murdumisnäitaja poolest. Valguse levimise kiirus neis on erinev.
- Valguse sirgjoonelise levimise seadus. Oma tuumaks on see geomeetrilise optika valdkonnaga seotud seadus ja on järgmine: mis tahes homogeenses keskkonnas (olenemata selle olemusest) levib valgus rangelt sirgjooneliselt, piki lühimat vahemaad. See seadus selgitab haridust lihts alt ja arusaadav alt.varjud.
Aatomi- ja tuumafüüsika
Kvantfüüsika põhiseadusi, aga ka aatomi- ja tuumafüüsika põhitõdesid õpitakse keskkoolides ja ülikoolides.
Seega on Bohri postulaadid rida põhihüpoteese, millest on saanud teooria aluseks. Selle olemus seisneb selles, et iga aatomisüsteem võib püsida stabiilsena ainult statsionaarses olekus. Igasugune kiirgus või energia neeldumine aatomi poolt toimub tingimata kasutades põhimõtet, mille olemus on järgmine: transpordiga seotud kiirgus muutub monokromaatiliseks.
Need postulaadid viitavad tavalisele kooli õppekavale, mis uurib füüsika põhiseadusi (11. klass). Nende teadmised on koolilõpetajale kohustuslikud.
Põhilised füüsikaseadused, mida inimene peaks teadma
Mõned füüsikalised põhimõtted, kuigi need kuuluvad ühte selle teaduse harudest, on siiski üldist laadi ja peaksid olema kõigile teada. Loetleme põhilised füüsikaseadused, mida inimene peaks teadma:
- Archimedese seadus (viitab hüdro- ja ka aerostaatika valdkondadele). See tähendab, et iga keha, mis on sukeldatud gaasilisse ainesse või vedelikku, on allutatud mingisugusele üleslükkejõule, mis on tingimata suunatud vertikaalselt ülespoole. See jõud on alati arvuliselt võrdne keha poolt väljatõrjutud vedeliku või gaasi massiga.
- Selle seaduse teine sõnastus on järgmine: gaasi või vedeliku sisse sukeldatud keha kaotab kindlasti sama palju kaalu kuioli selle vedeliku või gaasi mass, millesse see oli sukeldatud. Sellest seadusest sai ujumiskehade teooria põhipostulaat.
- Universaalse gravitatsiooni seadus (avastas Newton). Selle olemus seisneb selles, et absoluutselt kõik kehad tõmbuvad paratamatult üksteise poole jõuga, mis on seda suurem, mida suurem on nende kehade masside korrutis ja vastav alt mida väiksem, seda väiksem on nendevahelise kauguse ruut..
Need on 3 põhilist füüsikaseadust, mida peaksid teadma kõik, kes soovivad mõista ümbritseva maailma toimimise mehhanismi ja selles toimuvate protsesside iseärasusi. Nende tegevuse põhimõtte mõistmine on üsna lihtne.
Selliste teadmiste väärtus
Füüsika põhiseadused peavad olema inimese teadmiste pagasis, olenemata tema vanusest ja ametist. Need peegeldavad kogu tänapäeva reaalsuse eksisteerimise mehhanismi ja on sisuliselt ainus konstant pidev alt muutuvas maailmas.
Põhiseadused, füüsika kontseptsioonid avavad uusi võimalusi meid ümbritseva maailma uurimiseks. Nende teadmised aitavad mõista Universumi olemasolu ja kõigi kosmiliste kehade liikumise mehhanismi. See ei muuda meid mitte ainult igapäevaste sündmuste ja protsesside pe altvaatajateks, vaid võimaldab meil neist teadlik olla. Kui inimene mõistab selgelt füüsika põhiseadusi ehk kõiki tema ümber toimuvaid protsesse, saab ta võimaluse neid kõige tõhusamal viisil juhtida, tehes avastusi ja muutes seeläbi oma elu mugavamaks.
Tulemused
Mõned on sunnitud süvenemaõppida füüsika põhiseadusi ühtse riigieksami jaoks, teised - ameti järgi ja mõned - teaduslikust uudishimust. Sõltumata selle teaduse õppimise eesmärkidest ei saa omandatud teadmiste kasu peaaegu üle hinnata. Miski ei paku rohkem rahuldust, kui mõista ümbritseva maailma olemasolu põhimehhanisme ja mustreid.
Ära ole ükskõikne – arene!
