10 idées importantes en physique

La physique est l'étude scientifique des règles de base qui régissent l'univers. Parce que les physiciens aiment pour être précis, ils expriment souvent leurs idées sous forme d'équations mathématiques. Quelles suites sont dix idées les plus importantes de la physique. Ces idées ont eu un impact profond sur la façon dont les scientifiques considèrent l'univers et sur les technologies les gens utilisent tous les jours.

Deuxième loi de Newton

• Qu'est-ce qu'il dit: Deuxième loi de Newton décrit comment les forces affectent mouvement. Il indique que l'accélération d'un objet augmente à mesure que la force nette sur cet objet augmente, et l'accélération diminue à mesure que la masse de l'objet augmente. Il est communément exprimée par l'équation F_net = maman.

• Pourquoi il est important: Deuxième loi de Newton est la pierre angulaire de la mécanique classique. Les idées sur l'élan, le travail, et de l'énergie tout en sortent. Les scientifiques et les ingénieurs utilisent deuxième loi de Newton quand ils considèrent les mouvements des objets allant des molécules aux voitures aux galaxies.

Loi universelle de la gravitation de Newton

• Qu'est-ce qu'il dit: Loi universelle de la gravitation de Newton affirme que la force gravitationnelle entre deux objets augmente avec la masse et diminue avec la distance. Il est plus précisément exprimée par l'équation F_g = Gm₁m₂/r², où m₁ et m₂ sont des masses, r est la distance entre eux, et g est une constante de gravitation fondamentale.

• Pourquoi il est important: Loi universelle de la gravitation de Newton a montré que les mêmes lois de la physique qui régissent la chute d'une pomme régissent également les mouvements de la lune et des planètes. Il a commencé la recherche de lois de la nature qui étaient précis, simple à exprimer, et appliqué de manière égale à toutes les parties de l'univers.

Conservation du moment

• Qu'est-ce qu'il dit: La dynamique d'un objet est la masse de cet objet multipliée par sa vitesse. La loi de la conservation de l'impulsion indique que l'impulsion totale de tous les objets de l'univers ne change jamais.

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  Pourquoi il est important: La loi de conservation du moment vous aide à comprendre les collisions entre les objets. La quantité de mouvement totale avant une collision est égale à la quantité de mouvement totale après une collision. Vous pouvez utiliser ce fait pour comprendre comment les vitesses des objets avant une collision se rapportent à des vitesses après une collision. Conservation du moment est important dans le billard, les accidents de voiture, et les collisions entre les particules subatomiques.

Conservation du moment cinétique

• Qu'est-ce qu'il dit: Vous pouvez penser du moment angulaire que le montant total du spin qu'un objet a. Un objet a plus de spin si elle est tournant plus vite ou si elle a plus de masse. Conservation du moment cinétique indique que le spin total de tous les objets de l'univers ne change jamais. Si un objet réduit son spin, un autre objet doit augmenter son spin.

• Pourquoi il est important: La loi de conservation du moment angulaire permet de décrire la physique des objets en rotation et déplacer les objets dans les cercles. Il est particulièrement important dans l'astronomie. Lunes, planètes, étoiles, galaxies et sont tous tournent, et le moment cinétique vous aide à comprendre toute cette rotation.

Conservation de l'énergie

• Qu'est-ce qu'il dit: Vous pouvez penser de l'énergie comme la capacité de faire le travail physique. La loi de conservation de l'énergie prévoit que l'énergie ne peut jamais être créé ou destroyed- il ne peut être transféré et transformé en différentes formes.

• Pourquoi il est important: La loi de conservation de l'énergie est important là où l'énergie est impliqué. Dans les centrales, chimique et l'énergie mécanique se transforment en énergie électrique. Appareils de cuisine transforment l'énergie électrique en énergie thermique et mécanique. Les moteurs d'automobile transforment l'énergie chimique en énergie thermique et mécanique. Dans chacun de ces cas, la loi de conservation de l'énergie régit les processus impliqués.

Les équations de Maxwell

• Ce qu'ils disent: Les équations de Maxwell décrivent la physique de l'électricité, le magnétisme, comment électricité et le magnétisme se rapportent les uns aux autres, et comment électricité et le magnétisme se rapportent à la lumière et d'autres formes de rayonnement électromagnétique (tels que les rayons X). Les équations de Maxwell exigent certains mathématiques avancées: Tous les quatre doivent être rédigés avec la notation vecteur de calcul.

• Pourquoi ils sont importants: Les équations de Maxwell fournissent la base théorique de toute la technologie électrique moderne, y compris les centrales électriques, moteurs électriques, micros, haut-parleurs, et tout type d'émetteur ou le récepteur sans fil (y compris les téléphones cellulaires, Wi-Fi et GPS).

La théorie de la relativité d'Einstein

• Qu'est-ce qu'il dit: Einstein a montré que l'espace, le passage du temps, et de masse ne sont pas absolus. Au lieu de cela, tous les trois varier en fonction de votre vitesse. Par exemple, le temps passe plus lentement pour vous le plus vite vous voyagez. Votre masse augmente également avec la vitesse. Parce que les vitesses sont toujours mesurées par rapport à un cadre de référence, la théorie d'Einstein est généralement considéré comme un la théorie de la relativité.

• Pourquoi il est important: L'équation la plus célèbre de la physique, E = mc², vient de la théorie de la relativité d'Einstein. Cette équation indique que l'énergie est égale à la masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Cela signifie que la masse et l'énergie sont équivalentes, même si il ya beaucoup d'énergie en seulement 1 kilogramme de 1 kg en masse de la masse équivaut à environ 90 quadrillions de joules d'énergie.

La théorie quantique

• Qu'est-ce qu'il dit: Il est naturel de penser que les quantités en physique peuvent prendre une valeur quelconque. Par exemple, vous vous attendez à ce que vous pourriez appliquer une force de 1 N, 2 N, ou quelque chose entre (comme 1.4235N) à un objet. La théorie quantique affirme que cela ne vaut pas dans toutes les situations, cependant. Par exemple, à l'intérieur de l'atome, des quantités telles que l'énergie et du moment angulaire sont quantifié, ce qui signifie ces quantités ne peut assumer certaines valeurs discrètes.

• Pourquoi il est important: La théorie quantique est une partie importante de la compréhension de la structure atomique aujourd'hui. Une grande partie de la chimie moderne et de la physique subatomique est basé sur la théorie quantique, et il a eu un impact profond sur la technologie moderne. Par exemple, des transistors, qui sont des composants clés des ordinateurs modernes, ne seraient pas exister sans la compréhension des scientifiques de la théorie quantique.

L'équation de Schrödinger

• Qu'est-ce qu'il dit: L'équation de Schrödinger affirme que l'univers est finalement basé sur la probabilité. Par exemple, vous ne pouvez pas savoir exactement quand un noyau atomique instable se désintègre. Vous ne pouvez connaître la probabilité que le noyau se désintègre dans un certain laps de temps. Comme la théorie quantique, l'équation de Schrodinger est particulièrement important à l'intérieur des atomes.

• Pourquoi il est important: Newton mis de l'avant une idée importante quand il a développé ses lois du mouvement: Les lois fondamentales de la nature donnent des prédictions absolues et exacte de la réalité observable. Schrodinger contesté cette notion avec son équation. Certains scientifiques (y compris lui-même) Schrodinger ont été fondamentalement mal à l'aise avec cette idée que l'univers est basé sur la probabilité, et il ya eu un certain nombre de (infructueuse) tente de développer des théories plus récentes dans laquelle l'univers serait absolument déterminée.

Le modèle standard

• Qu'est-ce qu'il dit: Le modèle standard décrit et prédit toutes les particules fondamentales (indivisibles) que vous pouvez observer aujourd'hui, ainsi que toutes les forces fondamentales à l'exception de la gravité. Il est une théorie unifiée qui comprend l'électricité, le magnétisme et la physique nucléaire. Le modèle standard est généralement pas une partie des cours d'introduction à la physique, mais les étudiants en physique d'introduction devrait au moins être au courant de son existence.

• Pourquoi il est important: Le modèle standard représente le bord de la compréhension des scientifiques de la physique de base. Une grande partie de la recherche en physique de base au cours des 50 dernières années (y compris celui effectué par le Large Hadron Collider) a été de tester les prédictions du modèle standard et dans la recherche de moyens de l'améliorer.