Ogólnie rzecz biorąc, pojęcia fizyczne są głównymi ideami rządzącymi światem, które nauczyciele starają się przekazać uczniom i utrwalić przynajmniej do momentu sprawdzianu czy egzaminu, z odrobiną szczęścia na całe życie.

Każdy z nas z pewnością zna kluczowe pojęcia zakorzenione w naszych mózgach, bez względu na to, jak świeże są nasze doświadczenia akademickie.

Na przykład wszyscy wiemy, że przy dodawaniu pisemnym w słupku zapisujemy pojedynczą cyfrę, a w przypadku wyniku dwucyfrowego przenosimy cyfry do kolejnej kolumny i wszyscy najprawdopodobniej pamiętamy regułę gramatyczną, uje się nie kreskuje… prawda?

Fizyka jako przedmiot akademicki nie różni się pod względem zasad i koncepcji.

Istnieją podstawowe zasady i idee, które stanowią bazę, na której budowane będzie dalsze zrozumienie fizyki; pojęcia, które muszą zostać zapamiętane przed jakimkolwiek głębszym zrozumieniem przedmiotu.

Dobra wiadomość jest taka, że gdy te podstawy zostaną konkretnie zrozumiane, zastosowanie ich w dalszej nauce jest drugą naturą! Gdy wiesz, że ruch ciała zależy od jego wielkości, łatwiej przewidzieć zachowania obiektów, które badasz.

Aby pomóc ci zrozumieć podstawowe pojęcia fizyki, Superprof przedstawia i wyjaśnia je wszystkie.

Weź udział w zajęciach z nauczyciel fizyki matematyki teraz.

Pojęcia fizyczne: podstawowe informacje

Pioruny na nocnym niebie.
Burza ukazuje dwie podstawowe siły: grawitację i elektromagnetyzm. | źródło: Pixabay - Presentsquare Presentsquare

Istnieją cztery podstawowe siły natury, które rządzą każdą fizyczną interakcją, czy to na poziomie atomowym, czy subatomowym.

Podstawowe siły to grawitacja, elektromagnetyzm, oddziaływanie słabe i oddziaływanie silne.

1. Ze wszystkich sił grawitacja jest najbardziej rozpowszechniona, ale najsłabsza pod względem oddziaływania. Siła grawitacji działa między wszystkimi ciałami, a jej moc zależy od tego, czy masa jest duża czy mała.

Orbitowanie naszej planety wokół Słońca i księżyca wokół Ziemi są napędzane grawitacją.

Zasady i właściwości tej siły opisano w Teorii względności Einsteina.

2. Oddziaływanie słabe dotyczy w szczególności sił jądrowych, odpowiedzialnych za rozpad beta.

Rozpad beta występuje, gdy proton jest przekształcany w neutron lub odwrotnie.

Uzyskanie lub utrata ładunku elektrycznego jest niezbędna, ponieważ pozwala atomowi na grawitację w kierunku optymalnego stosunku protonów i neutronów, dzięki czemu może stać się i pozostać stabilnym - pod warunkiem, że reakcja jest kontrolowana.

Zjawisko to jest kontrolowane przez kolejną siłę z naszej listy.

3. Elektromagnetyzm jest najbardziej rozpowszechnioną siłą w naszym świecie - możemy zauważyć jego skutki bez konieczności uciekania się do sprzętu badawczego.

Siły elektrostatyczne oddziałują na cząstki w spoczynku, co oznacza, że się nie poruszają. Zarówno magnetyzm, jak i elektryczność działają na poruszające się cząstki.

Termin elektromagnetyzm powstał w połowie XIX wieku, kiedy szkocki fizyk James Clerk Maxwell udowodnili (poprzez równania), że światło, elektryczność i magnetyzm istnieją w tym samym ośrodku.

Następnie ustalił, że fale elektromagnetyczne podróżują z prędkością światła.

Przeczytaj nasz artykuł sławni fizycy i ich odkrycia, jeśli chcesz poznać więcej szczegółów!

4. Ostatnia z czterech sił, oddziaływanie silne utrzymuje wiązania między protonami i neutronami. Moc oddziaływania jest tak silna, że zamiast odpychać podobnie naładowane cząstki, utrzymuje je razem - nawet jeśli odpychają się od siebie.

Wielu fizyków uważa, że te cztery siły są w rzeczywistości przejawami większej, jednoczącej siły, która nie została jeszcze odkryta i nazwana.

Elektryczność, magnetyzm i oddziaływanie słabe zostały zaklasyfikowane razem jako oddziaływanie elektrosłabe, ale włączenie grawitacji okazuje się być pewnym wyzwaniem, zwanym grawitacją kwantową.

Jak dotąd żadna z teorii, które mogłyby dotyczyć grawitacji kwantowej, nie sprawdziła się.

Zatrudnij nauczyciela fizyki i matematyki lepiej zrozumieć świat.

Zastanawiasz się  nad rozpoczęciem nauki fizyki?. Na stronie Superprof po wpisaniu przykładowej frazy "kursy fizyka" w kilka chwil znajdziesz odpowiedniego dla siebie nauczyciela w swoim mieście.

Fale niosą energię

Czy kiedykolwiek słyszałeś o falach dźwiękowych? A co z falami sejsmicznymi?

Te i inne fale mają bezpośredni, wymierny efekt. Słyszymy fale dźwiękowe, fale sejsmiczne przemieszczają się po ziemi powodując trzęsienia ziemi; nawet światło porusza się falami!

Być może bardziej widocznym przykładem są fale, które można zobaczyć z plaży: uderzają w dno oceanu, redukując materię do drobnego piasku.

Fale grawitacyjne są szczególnie ekscytujące! Te fale w czasoprzestrzeni są spowodowane przez najbardziej wybuchowe, energetyczne procesy zachodzące w naszym kosmosie.

Einstein przewidział je ponad 100 lat temu, poprzez swoją ogólną teorię względności.

Czy możesz sobie wyobrazić podziw, jaki odczuwali kosmolodzy, kiedy ta teoria została faktycznie udowodniona, po dziesięcioleciach przebywania w sferze domyślnej?

Poszukaj korepetytora z fizyki i matematyki.

A co ze wszechświatem?

Tak, planety, gwiazdy i ciemna materia są tym, z czego zbudowany jest wszechświat, ale na bardziej podstawowym poziomie składa się z materii i energii.

Materia w kosmosie może być tak mała jak cząsteczki pyłu lub tak duża jak galaktyka, a energia przybiera wiele różnych form: energia grawitacyjna i ostatnio postulowana ciemna materia.

W rzeczywistości uważa się, że ciemna materia napędza ekspansję naszego wszechświata...

Mamy materię i energię; teraz dodajemy siły i to jest przepis na każde niebiańskie wydarzenie!

Każda ewolucja wszechświata, od narodzin gwiazdy do zagłady czerwonego olbrzyma sprowadza się do tych trzech czynników.

Zachód słońca na zachmurzonym niebie.
Nasze słońce stanie się czerwonym olbrzymem za kilka miliardów lat. | źródło: Unsplash - Çağlar OSKAY

Fizyka, pojęcia związane z pomiarami

Głównym celem fizyki jest zrozumienie, jak działa nasz wszechświat na poziomie subatomowym.

Badania te obejmują podstawowe pojęcia, takie jak sposób poruszania się materii w przestrzeni i czasie, ich energia i wpływ sił na tę materię.

Widzieć wariancje w obserwowanej materii to jedno; ale aby wyjaśnić, jak i dlaczego się zmieniają, należy przeprowadzić dokładne obliczenia. Nie można jednak używać takiej samej skali pomiaru aby zarejestrować orbitę planety (w kilometrach) i odnotować różnicę temperatur (Kelwin, Rankin, Celsjusz i Fahrenheit).

Uwaga: Stany Zjednoczone są jedynym dużym krajem, który oficjalnie używa skali temperatury Fahrenheita!

Bez względu na oficjalne standardy pomiaru w jakimkolwiek kraju, społeczność naukowa rejestruje wszelkie swoje odkrycia za pomocą międzynarodowego systemu jednostek miar, które nazywamy jednostkami SI.

SI to skrót od Système Internationale d'Unités - to prawda, że nazwa jest w języku francuskim, ale na pewno ją zrozumiesz!

Ten system obejmuje linie bazowe dla każdego rodzaju pomiaru:

  • Długość wyrażona jest w metrach,
  • Czas jest podzielony na sekundy,
  • Waga (masa) jest oznaczona w kilogramach,
  • Temperatura jest mierzona w kelwinach,
  • Prąd elektryczny jest oznaczony w amperach,
  • Mol jest miarą liczności materii.

Oczywiście nie wszystko waży co najmniej kilogram, a prąd elektryczny nie zawsze zaczyna się od jednego ampera, więc ułamki dziesiętne i wykładniki wchodzą do gry.

To są kluczowe pojęcia z matematyki!

Kiedy zapisujesz równania, zamiast zapisywać, powiedzmy, nanometr jako 1 za 8 zerami znajdującymi się za kropką dziesiętną (0,000000001), ten pomiar jest po prostu oznaczony przedrostkiem n.

Istnieje osiem standardowych przedrostków z uzupełniającymi się skrótami oznaczającymi wartości wykładnicze:

PrzedrostekSkrótWykładnik potęgowyIle zer?
Tera-T121 000 000 000 000
Giga-G91 000 000 000
Mega-M61 000 000
Kilo-k31 000
Centy-c-20,01
Mili-m-30,001
Mikro-µ-60,000001
Nano-n-90,000000001

Ostatnia ilustracja pomiaru: jednostki pochodne.

Należy pamiętać, że chociaż użycie przedrostków ułatwia zarządzanie równaniami, każda jednostka wyrażona przez przedrostek musi zostać przekształcona z powrotem do rzeczywistej wartości liczbowej, aby rozwiązać równanie.

Łatwo można zmierzyć masę przedmiotu lub czas potrzebny do przebycia określonej odległości, ale co z pomiarem siły, która go napędza, energii, którą zużywa, częstotliwości jego fal czy wartości ładunku elektrycznego?

W następnej tabeli możesz zobaczyć wszystkie te jednostki: ich nazwy, to, co reprezentują i skrót używany do pokazania, jak są wyrażane.

Jednostka miarySkrótCo mierzy
DżulJEnergia
WatWMoc
PascalPaCiśnienie
NiutonNSiła
HercHzCzęstotliwość
OmΩOpór elektryczny
WoltVRóżnica potencjałów elektrycznych
KulombCŁadunek elektryczny
TeslaTGęstość strumienia magnetycznego

Poznaj ciekawostki o fizyce, które rozjaśnią twój dzień!

Pojęcia fizyczne: kluczowe prawa i formuły

Po każdej akcji następuje równa i przeciwna reakcja.

To fajne zdanie, powszechnie używane w codziennych rozmowach - często jako określenie zemsty karmicznej, jest w rzeczywistości trzecią zasadą dynamiki Newtona.

Pozostałe dwie to:

  1. Obiekt w spoczynku ma tendencję do pozostawania w spoczynku, chyba że jest zmotywowany do ruchu przez siłę zewnętrzną.
  2. Szybkość zmiany pędu jest bezpośrednio związana z przyłożoną siłą.

Sir Isaak Newton, jeden z architektów fizyki klasycznej, ustanowił te prawa ponad 330 lat temu po długich obserwacjach ruchu materii i sił, które na nią działają.

Fizyka klasyczna? Dowiedz się, co to oznacza w naszym słowniku pojęć fizycznych!

Chociaż wydają się oczywiste, a nawet uproszczone, w czasie kiedy te prawa zostały ustanowione, znaliśmy niewiele podstawowych zasad rządzących czymkolwiek fizycznym, nie mówiąc już o ujednolicającym standardzie dla masy w ruchu.

Albert Einstein, kolejne wielkie nazwisko dyscypliny, którą nazywamy fizyką, zapoczątkował prawdopodobnie najsłynniejsze równanie wszech czasów w swojej ogólnej teorii względności: E = mc2.

Choć elegancka i pozornie prosta, kryje w sobie dwie prawdy fizyczne:

  1. Zasada względności stwierdza, że prawa fizyczne mają jednakowe zastosowanie we wszystkich sytuacjach.
  2. W próżni prędkość światła jest stała, niezależnie od ruchu źródła światła.

Zdumiewające jest to, że te prawa przetrwały próbę czasu i zostały wielokrotnie udowodnione!

Jacy inni wielcy fizycy wywarli taki wpływ na dyscyplinę nauk fizycznych?

Termometr zewnętrzny na tle liści.
Zasada termodynamiki Zerotha przyjmuje pojęcie temperatury. | źródło: Pixabay - Simona Robová

Prawa termodynamiki są następujące:

  • Prawo Zerotha umożliwia pojęcie temperatury,
  • Pierwsze prawo ilustruje dynamikę między wewnętrzną energią systemu, dodatkowym ciepłem i jego pracą,
  • Druga zasada określa naturalny przepływ ciepła w systemie zamkniętym,
  • Trzecia zasada stanowi, że każdy utworzony proces termodynamiczny ze swej natury spowoduje utratę ciepła, a zatem nigdy nie osiągnie doskonałej wydajności.

Te prawa również powstały w połowie XVII wieku i są nadal aktualne - co jest świadectwem ludzkiej ciekawości i genialnych umysłów, które je wymyśliły.

Prawa elektrostatyczne

Obowiązują dwa prawa dla cząstek naładowanych elektrycznie tworzących siły i pola elektrostatyczne. Oto one:

Prawo Coulomba, który stwierdza, że podobnie naładowane obiekty odpychają się, a przeciwieństwa się przyciągają i opisuje siły wyrażone przez wspomniane przyciąganie lub odpychanie.

Prawo Gaussa opisuje rozkład ładunku elektrycznego w wytwarzanym przez niego polu elektrycznym.

Prawa są nazwane na cześć ich autorów; Charlesa Coulomba, francuskiego fizyka i Carla Friedricha Gaussa, niemieckiego matematyka.

Badanie naszego fizycznego świata, nawet na poziomie subatomowym, rozciąga się na wszystkie narodowości i obejmuje stulecia, musi koniecznie przestrzegać zasad i standardów.

Teraz rozumiesz te kluczowe pojęcia, na których opierasz swoją wiedzę fizyczną. Dlaczego nie pójść o krok dalej i dowiedzieć się wszystkiego o fizyce?

Potrzebujesz nauczyciela z przedmiotu: Fizyka ?

Oceń czy nasz artykuł był pomocny 😊

5,00/5 - 1 głos(y)
Loading...

Marta

Pozytywnie zakręcona idealistka. Straszna psiara i wielbicielka gier planszowych. Fascynatka lingwistyki, kreatywnego myślenia i samorozwoju.