10 wichtige Ideen in der Physik

Physik ist die wissenschaftliche Erforschung der grundlegenden Regeln, die das Universum regieren. Da die Physiker genau zu sein mögen, sie zum Ausdruck bringen oft ihre Ideen als mathematische Gleichungen. Welche Folge sind zehn der wichtigsten Ideen in der Physik. Diese Ideen hatten einen großen Einfluss auf, wie Wissenschaftler das Universum sehen und auf die Technologien Menschen jeden Tag nutzen.

Newtons zweites Gesetz

• Was es sagt: Newtons zweites Gesetz beschreibt, wie Kräfte Bewegung beeinflussen. Es besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts zunimmt, wenn die Nettokraft auf diesem Objekt zunimmt, und die Beschleunigung abnimmt, wenn die Masse des Objekts zunimmt. Es wird allgemein als Gleichung F_Netz = ma.

• Warum ist es wichtig: Das zweite Newtonsche Gesetz ist die Grundlage der klassischen Mechanik. Ideen über Dynamik, Arbeit und Energie alle kommen aus ihm heraus. Wissenschaftler und Ingenieure beschäftigen Newtons zweites Gesetz, wenn sie die Bewegungen von Objekten im Bereich von Molekülen an Autos zu Galaxien betrachten.

Newtons Gravitationsgesetz

• Was es sagt: Newtons Gravitationsgesetz besagt, dass die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten mit zunehmender Masse und nimmt mit der Entfernung. Es ist genauer gesagt mit der Gleichung F_G = Gm₁m₂/r², woher m₁ und m₂ Massen sind, r zwischen ihnen ist der Abstand, und G ist eine grundlegende Gravitationskonstante.

• Warum ist es wichtig: Newtons Gravitationsgesetz hat gezeigt, dass die gleichen Gesetze der Physik, die den Fall eines Apfels regeln auch die Bewegungen des Mondes und der Planeten regieren. Es begann die Suche nach Naturgesetzen, die eine präzise waren, einfach auszudrücken, und angewandt gleichmäßig auf alle Teile des Universums.

Impulserhaltung

• Was es sagt: Die Dynamik eines Objektes ist, die Masse durch seine Geschwindigkeit multipliziert des Objekts. Das Gesetz der Impulserhaltung besagt, dass der Gesamtimpuls aller Objekte im Universum ändert sich nie.

• Warum ist es wichtig: Das Gesetz der Impulserhaltung hilft Ihnen Kollisionen zwischen Objekten zu verstehen. Der Gesamtimpuls vor einer Kollision gleich der Gesamtimpuls nach einer Kollision. Sie können diese Tatsache zu verstehen, nutzen, wie sich die Geschwindigkeiten der Objekte vor einer Kollision auf Geschwindigkeiten nach einer Kollision beziehen. Impulserhaltung ist wichtig bei Billard, Autounfälle und Kollisionen zwischen subatomaren Teilchen.

Drehimpuls-

• Was es sagt: Sie kann als die Gesamtmenge der Spindrehimpuls denken, dass ein Objekt hat. Ein Objekt hat mehr Spin, wenn es schneller dreht oder wenn es mehr Masse hat. Drehimpuls- besagt, dass die Gesamtspin aller Objekte im Universum ändert sich nie. Wenn ein Objekt seine Spin reduziert, muss ein weiteres Ziel sein Spin erhöhen.

• Warum ist es wichtig: Das Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses hilft die Physik der rotierenden Objekte beschreiben und in Kreisen bewegten Objekten. Es ist besonders wichtig, in der Astronomie. Monde, Planeten, Sterne und Galaxien sind alle zu drehen und Drehimpuls hilft Ihnen, alle diese Drehung verstehen.

Erhaltung der Energie

• Was es sagt: Sie können als die Fähigkeit Energie denken, körperliche Arbeit zu tun. Das Gesetz der Erhaltung der Energie besagt, dass Energie nie oder es kann nur und in verschiedene Formen umgewandelt werden übertragen destroyed- erstellt werden.

• Warum ist es wichtig: Das Gesetz der Erhaltung der Energie ist wichtig, überall dort, wo Energie beteiligt ist. In Kraftwerken, chemischen und mechanischen Energie in elektrische Energie umgewandelt. Küchengeräte verwandeln elektrische Energie in thermische und mechanische Energie. Automobilmotoren wandeln chemischer Energie in thermische und mechanische Energie. In jedem dieser Fälle regelt das Gesetz der Erhaltung der Energie, um die beteiligten Prozesse.

Maxwell-Gleichungen

• Was sie sagen: Maxwell-Gleichungen beschreiben die Physik von Elektrizität, Magnetismus, wie Elektrizität und Magnetismus miteinander in Beziehung stehen und wie Elektrizität und Magnetismus beziehen sich auf Licht und anderen Formen elektromagnetischer Strahlung (wie Röntgenstrahlen). Maxwell-Gleichungen erfordern einige erweiterte Mathematik: Alle vier müssen mit Vektorrechnung Notation geschrieben werden.

• Warum sie sind wichtig: Maxwell-Gleichungen bilden die theoretische Grundlage für alle modernen elektrischen Technologie, einschließlich der Kraftwerke, Elektromotoren, Mikrofone, Lautsprecher und jede Art von drahtloser Sender oder Empfänger (einschließlich Handys, Wi-Fi und GPS).

Einsteinsche Relativitätstheorie

• Was es sagt: Einstein zeigte, dass der Raum, den Lauf der Zeit und Masse sind nicht absolut. Stattdessen variieren alle drei je nach Geschwindigkeit. Zum Beispiel, vergeht die Zeit langsamer für Sie, je schneller Sie fahren. Ihre Masse erhöht sich auch mit der Geschwindigkeit. Weil Geschwindigkeiten immer relativ zu einem Bezugssystem gemessen werden, Theorie Einstein wird typischerweise bezeichnet als a Relativitätstheorie.

• Warum ist es wichtig: Die berühmteste Gleichung in der Physik, E = mc², kommt aus Einsteinsche Relativitätstheorie. Diese Gleichung besagt, dass Energie ist gleich der Geschwindigkeit Masse multipliziert Quadrat der Licht. Dies bedeutet, dass Masse und Energie äquivalent sind, obwohl es in nur 1 Kilogramm Massen 1 kg Masse viel Energie ist äquivalent zu etwa 90 Billi Joule Energie.

Die Quantentheorie

• Was es sagt: Es ist natürlich zu denken, dass die Mengen, in der Physik auf jeden beliebigen Wert annehmen kann. Zum Beispiel erwarten Sie, dass Sie eine Kraft von 1 anwenden könnten N, 2 N, oder irgendetwas dazwischen (wie 1.4235N) auf ein Objekt. Die Quantentheorie besagt, dass dies nicht in allen Situationen wahr ist, aber. Beispielsweise innerhalb des Atoms, Mengen wie Energie und Drehimpuls sind quantisiert, diese Mengen bedeutet, kann nur auf bestimmte diskrete Werte.

• Warum ist es wichtig: Die Quantentheorie ist ein wichtiger Teil des Verständnisses der Atomstruktur heute. Ein großer Teil der modernen Chemie und subatomaren Physik auf Quantentheorie basiert, und es hat einen großen Einfluss auf die moderne Technik hatte. Zum Beispiel Transistoren, die Schlüsselkomponenten in modernen Computern sind, nicht existieren würde ohne dass die Wissenschaftler das Verständnis der Quantentheorie.

Die Schrödinger-Gleichung

• Was es sagt: Schrödinger-Gleichung besagt, dass das Universum letztlich auf Wahrscheinlichkeit basiert. Zum Beispiel können Sie nicht genau wissen, wann ein instabiler Atomkern zerfällt. Sie können wissen, nur die Wahrscheinlichkeit, dass der Kern in einer gewissen Zeit zerfallen wird. Wie die Quantentheorie ist Schrödinger-Gleichung besonders wichtig im Inneren der Atome.

• Warum ist es wichtig: Newton stellen eine wichtige Idee hervor, als er seine Bewegungsgesetze entwickelt: Die fundamentalen Naturgesetze geben absolute und genaue Vorhersagen der beobachtbaren Realität. Schrödinger forderte diesen Begriff mit seiner Gleichung. Einige Wissenschaftler (einschließlich Schrödinger selbst) haben mit dieser Idee im Grunde unangenehm gewesen, dass das Universum auf Wahrscheinlichkeit basiert, und es gab eine Reihe von (erfolglose) Versuche unternommen worden, neuere Theorien zu entwickeln, in dem das Universum absolut bestimmt werden würde.

Das Standardmodell

• Was es sagt: Das Standardmodell beschreibt und sagt voraus, alle grundlegenden (unteilbar) Teilchen, die man heute beobachten können, sowie alle wesentlichen Kräfte außer der Gravitation. Es ist eine einheitliche Theorie, die Elektrizität, Magnetismus und Kernphysik umfasst. Das Standardmodell ist nicht in der Regel ein Teil der Einführungs Physik Kurse, aber einleitende Physikstudenten sollten zumindest von seiner Existenz bewusst sein.

• Warum ist es wichtig: Das Standardmodell stellt den Rand von Wissenschaftlern das Verständnis der grundlegenden Physik. Ein großer Teil der Forschung in der Grundlagenphysik in den letzten 50 Jahren (also einschließlich der von der Large Hadron Collider gemacht) hat die Vorhersagen des Standardmodells beim Testen und bei der Suche nach Möglichkeiten, auf sie zu verbessern.