Фізика: основні поняття, формули, закони. Основні закони фізики, які повинен знати людина

Цікавитися навколишнім світом і закономірностями його функціонування і розвитку природно і правильно. Саме тому розумно звертати свою увагу на природні науки, наприклад, фізику, яка пояснює саму сутність формування і розвитку Всесвіту. Основні фізичні закони нескладно зрозуміти. Вже в дуже юному віці школа ознайомлює дітей з цими принципами.

Для багатьох починається ця наука з підручника "Фізика (7 клас)". Основні поняття і закони механіки і термодинаміки відкриваються перед школярами, вони знайомляться з ядром головних фізичних закономірностей. Але чи повинно знання обмежуватися шкільною лавою? Які фізичні закони повинен знати кожна людина? Про це і піде мова далі в статті.

наука фізика

Багато нюанси описуваної науки знайомі всім з раннього дитинства. А пов`язано це з тим, що, по суті, фізика є однією з областей природознавства. Вона оповідає про закони природи, дію яких впливає на життя кожного, а багато в чому навіть забезпечує її, про особливості матерії, її структуру і закономірності руху.

Відео: Як запам`ятати формули? (Фізика, матем., І т.п.)

Термін «фізика» був вперше зафіксований Аристотелем ще в четвертому столітті до нашої ери. Спочатку він був синонімом поняття "філософія". Адже обидві науки мали єдину мету - правильним чином пояснити все механізми функціонування Всесвіту. Але вже в шістнадцятому столітті внаслідок наукової революції фізика стала самостійною.

Загальний закон

Деякі основні закони фізики застосовуються в різноманітних галузях науки. Крім них існують такі, які прийнято вважати загальними для всієї природи. Йдеться про закон збереження і перетворення енергії.

Він має на увазі, що енергія кожної замкнутої системи при протіканні в ній будь-яких явищ неодмінно зберігається. Проте вона здатна трансформуватися в іншу форму і ефективно змінювати своє кількісний вміст в різних частинах названої системи. У той же час в незамкненою системі енергія зменшується за умови збільшення енергії будь-яких тіл і полів, які вступають у взаємодію з нею.

Крім наведеного загального принципу, містить фізика основні поняття, формули, закони, які необхідні для тлумачення процесів, що відбуваються в навколишньому світі. Їх дослідження може стати неймовірно захоплюючим заняттям. Тому в цій статті будуть розглянуті основні закони фізики коротко, а щоб розібратися в них глибше, важливо приділити їм повноцінне увагу.

Відео: Як визначити шлях за графіком швидкості

механіка

Відкривають юним науковцям багато основні закони фізики 7-9 класи школи, де більш повно вивчається така галузь науки, як механіка. Її базові принципи описані нижче.

Закон відносності Галілея (також його називають механічною закономірністю відносності, або базисом класичної механіки). Суть принципу полягає в тому, що в аналогічних умовах механічні процеси в будь-яких інерційних системах відліку проходять абсолютно ідентично.
Закон Гука. Його суть в тому, що чим більшим є вплив на пружне тіло (пружину, стрижень, консоль, балку) з боку, тим більшою є його деформація.

закони Ньютона (Представляють собою базис класичної механіки):

Принцип інерції повідомляє, що будь-яке тіло здатне складатися в спокої або рухатися рівномірно і прямолінійно тільки в тому випадку, якщо ніякі інші тіла ніяким чином на нього не впливають, або ж якщо вони будь-яким чином компенсують дію один одного. Щоб змінити швидкість руху, на тіло необхідно впливати за будь-якої силою, і, звичайно, результат впливу однакової сили на різні за величиною тіла буде теж відрізнятися.
Головна закономірність динаміки стверджує, що чим більше рівнодіюча сил, які в поточний момент впливають на дане тіло, тим більше отримане їм прискорення. І, відповідно, чим більше маса тіла, тим цей показник менше.
Третій закон Ньютона повідомляє, що будь-які два тіла завжди взаємодіють один з одним за ідентичною схемою: їх сили мають одну природу, є еквівалентними за величиною і обов`язково мають протилежний зміст вздовж прямої, яка з`єднує ці тіла.
Принцип відносності стверджує, що всі явища, що протікають при одних і тих же умовах в інерційних системах відліку, проходять абсолютно ідентичним чином.

термодинаміка

Шкільний підручник, що відкриває учням основні закони ("Фізика. 7 клас"), Знайомить їх і з основами термодинаміки. Її принципи ми коротко розглянемо далі.

Закони термодинаміки, що є базовими в даній галузі науки, мають загальний характер і не пов`язані з деталями будови конкретного речовини на рівні атомів. До речі, ці принципи важливі не тільки для фізики, але і для хімії, біології, аерокосмічної техніки і т. Д.

Наприклад, в названій галузі існує не піддається логічному визначенню правило, що в замкнутій системі, зовнішні умови для якої незмінні, з часом встановлюється рівноважний стан. І процеси, що тривають в ній, незмінно компенсують один одного.

Ще одне правило термодинаміки підтверджує прагнення системи, яка складається з колосального числа частинок, що характеризуються хаотичним рухом, до самостійного переходу з менш ймовірних для системи станів в більш ймовірні.

А закон Гей-Люссака (його також називають газовим законом) стверджує, що для газу певної маси в умовах стабільного тиску результат за такими операціями розподіляється обсягу на абсолютну температуру неодмінно стає величиною постійною.

Ще одне важливе правило цієї галузі - перший закон термодинаміки, який також прийнято називати принципом збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Згідно з ним, будь-яку кількість теплоти, яке було повідомлено системі, буде витрачено виключно на метаморфозу її внутрішньої енергії і вчинення нею роботи по відношенню до будь-яких чинним зовнішнім силам. Саме ця закономірність і стала базисом для формування схеми роботи теплових машин.

Інша газова закономірність - це закон Шарля. Він говорить, що чим більше тиск певної маси ідеального газу в умовах збереження постійного об`єму, тим більше його температура.

Електрика

Відкриває юним науковцям цікаві основні закони фізики 10 клас школи. У цей час вивчаються головні принципи природи і закономірності дії електричного струму, а також інші нюанси.

Закон Ампера, наприклад, стверджує, що провідники, з`єднані паралельно, по яких тече струм в однаковому напрямку, неминуче притягуються, а в разі протилежного напрямку струму, відповідно, відштовхуються. Часом таку ж назву використовують для фізичного закону, який визначає силу, що діє в існуючому магнітному полі на невелику ділянку провідника, в даний момент проводить струм. Її так і називають - сила Ампера. Це відкриття було зроблено вченим в першій половині дев`ятнадцятого століття (а саме в 1820 р).

Закон збереження заряду є одним з базових принципів природи. Він говорить, що алгебраїчна сума всіх електричних зарядів, що виникають в будь-який електрично ізольованій системі, завжди зберігається (стає постійною). Незважаючи на це, названий принцип не виключає і виникнення в таких системах нових заряджених частинок в результаті протікання деяких процесів. Проте загальний електричний заряд всіх новостворених частинок неодмінно повинен дорівнювати нулю.

Закон Кулона є одним з основних в електростатики. Він висловлює принцип сили взаємодії між нерухомими точковими зарядами і пояснює кількісне обчислення відстані між ними. Закон Кулона дозволяє обґрунтувати базові принципи електродинаміки експериментальним чином. Він говорить, що нерухомі точкові заряди неодмінно взаємодіють між собою з силою, яка тим вище, чим більше твір їх величин і, відповідно, тим менше, чим менше квадрат відстані між розглянутими зарядами і діелектрична проникність середовища, в якій і відбувається описується взаємодія.

Закон Ома є одним з базових принципів електрики. Він говорить, що чим більше сила постійного електричного струму, що діє на певній ділянці ланцюга, тим більша напруга на її кінцях.

"Правилом правої руки" називають принцип, який дозволяє визначити напрямок в провіднику струму, що рухається в умовах впливу магнітного поля певним чином. Для цього необхідно розташувати кисть правої руки так, щоб лінії магнітної індукції образно стосувалися розкритої долоні, а великий палець витягнути по напрямку руху провідника. У такому випадку інші чотири випрямлених пальця визначать напрямок руху індукційного струму.

Також цей принцип допомагає з`ясувати точне розташування ліній магнітної індукції прямолінійного провідника, який проводить струм в даний момент. Це відбувається так: помістіть великий палець правої руки таким чином, щоб він вказував напрям струму, а іншими чотирма пальцями образно обхопіть провідник. Розташування цих пальців і продемонструє точний напрям ліній магнітної індукції.

Принцип електромагнітної індукції є закономірність, яка пояснює процес роботи трансформаторів, генераторів, електродвигунів. Даний закон складається в наступному: в замкнутому контурі генерується електрорушійна сила індукції тим більше, чим більше швидкість зміни магнітного потоку.

Оптика

галузь "Оптика" також відображає частину шкільної програми (основні закони фізики: 7-9 класи). Тому ці принципи не такі складні для розуміння, як може здатися на перший погляд. Їх вивчення приносить з собою не просто додаткові знання, але краще розуміння навколишньої дійсності. Основні закони фізики, які можна віднести до області вивчення оптики, такі:

Принцип Гюйнеса. Він являє собою метод, який дозволяє ефективно визначити в кожну конкретну частку секунди точне положення фронту хвилі. Суть його полягає в наступному: всі точки, які виявляються на шляху у фронту хвилі в певну частку секунди, по суті, самі по собі стають джерелами сферичних хвиль (вторинних), в той час як розміщення фронту хвилі в ту ж частку секунду є ідентичним поверхні , яка огинає все сферичні хвилі (вторинні). Даний принцип використовується з метою пояснення існуючих законів, пов`язаних з заломленням світла і його відображенням.
Принцип Гюйгенса-Френеля відображає ефективний метод вирішення питань, пов`язаних з поширенням хвиль. Він допомагати пояснити елементарні завдання, пов`язані з дифракцією світла.
Закон відображення хвиль. Застосовується в рівній мірі і для відображення в дзеркалі. Його суть полягає в тому, що як спадаючий промінь, так і той, який був відображений, а також перпендикуляр, побудований з точки падіння променя, розташовуються в єдиній площині. Важливо також пам`ятати, що при цьому кут, під яким падає промінь, завжди абсолютно рівний куту заломлення.
Принцип заломлення світла. Ця зміна траєкторії руху електромагнітної хвилі (світла) в момент руху з однієї однорідної середовища в іншу, яка значно відрізняється від першої по ряду показників заломлення. Швидкість поширення світла в них різна.
Закон прямолінійного поширення світла. За своєю суттю він є законом, що належать до сфери геометричній оптики, і полягає в наступному: в будь-який однорідному середовищі (незалежно від її природи) світло поширюється строго прямолінійно, по найкоротшій відстані. Даний закон просто і доступно пояснює утворення тіні.

Атомна і ядерна фізика

Основні закони квантової фізики, а також основи атомної та ядерної фізики вивчаються в старших класах середньої школи та вищих навчальних закладах.

Так, постулати Бора є ряд базових гіпотез, які стали основою теорії. Її суть полягає в тому, що будь-яка атомна система може залишатися стійкою виключно в стаціонарних станах. Будь-яке випромінювання або поглинання енергії атомом неодмінно відбувається з використанням принципу, суть якого наступна: випромінювання, пов`язане з транспортація, стає монохроматическим.

Ці постулати відносяться до стандартної шкільної програми, що вивчає основні закони фізики (11 клас). Їх знання є обов`язковим для випускника.

Основні закони фізики, які повинен знати людина

Деякі фізичні принципи, хоч і належать до однієї з галузей цієї науки, проте носять загальний характер і повинні бути відомі всім. Перелічимо основні закони фізики, які повинен знати людина:

Закон Архімеда (відноситься до областей гідро-, а також аеростатиці). Він має на увазі, що на будь-яке тіло, яке було завантажено в газоподібна речовина або в рідину, діє свого роду виштовхує сила, яка неодмінно спрямована вертикально вгору. Ця сила завжди чисельно дорівнює вазі витісненої тілом рідини або газу.
Інша формулювання цього закону наступна: тіло, занурене в газ або рідина, неодмінно втрачає у вазі стільки ж, скільки склала маса рідини або газу, в який воно було завантажено. Цей закон і став базовим постулатом теорії плавання тел.
Закон всесвітнього тяжіння (відкритий Ньютоном). Його суть полягає в тому, що абсолютно всі тіла неминуче притягуються один до одного з силою, яка тим більше, чим більше твір мас цих тіл і, відповідно, тим менше, чим менше квадрат відстані між ними.

Це і є 3 основних закони фізики, які повинен знати кожен, хто бажає розібратися в механізмі функціонування навколишнього світу і особливості протікання процесів, що відбуваються в ньому. Зрозуміти принцип їх дії досить просто.

Цінність подібних знань

Основні закони фізики повинні бути в багажі знань людини, незалежно від його віку і роду діяльності. Вони відображають механізм існування всієї сьогоднішньої дійсності, і, по суті, є єдиною константою в безперервно змінюється.

Основні закони, поняття фізики відкривають нові можливості для вивчення навколишнього світу. Їх знання допомагає розуміти механізм існування Всесвіту і руху всіх космічних тіл. Воно перетворює нас не в просто як шпигунів щоденних подій і процесів, а дозволяє усвідомлювати їх. Коли людина ясно розуміє основні закони фізики, тобто все що відбуваються навколо нього процеси, він отримує можливість управляти ними найбільш ефективним чином, здійснюючи відкриття і роблячи тим самим своє життя більш комфортним.

підсумки

Деякі змушені поглиблено вивчати основні закони фізики для ЄДІ, інші - за родом діяльності, а деякі - з наукової цікавості. Незалежно від цілей вивчення даної науки, користь отриманих знань важко переоцінити. Немає нічого більш задовольняє, ніж розуміння основних механізмів і закономірностей існування навколишнього світу.