Nijedna sfera ljudske aktivnosti ne može bez egzaktne nauke. I koliko god ljudski odnosi bili složeni, oni se takođe svode na ove zakone. predlaže sjećanje na zakone fizike s kojima se osoba susreće i doživljava svaki dan svog života.
Najjednostavniji, ali najvažniji zakon je Zakon o očuvanju i transformaciji energije.
Energija svakog zatvorenog sistema ostaje konstantna za sve procese koji se odvijaju u sistemu. A ti i ja se nalazimo u jednom takvom zatvorenom sistemu. One. koliko dajemo, toliko ćemo i dobiti. Ako želimo nešto da primimo, moramo dati isto toliko prije toga. I ništa drugo!
A mi, naravno, želimo da dobijemo veliku platu bez potrebe da idemo na posao. Ponekad se stvara iluzija da „budale imaju sreće“ i da se mnogima sreća obruši na glavu. Pročitajte bilo koju bajku. Heroji stalno moraju savladavati ogromne poteškoće! Ili plivajte u hladnoj vodi, ili u kipućoj vodi.
Muškarci privlače pažnju žena udvaranjem. Žene, pak, brinu o tim muškarcima i djeci. I tako dalje. Dakle, ako želite nešto da primite, potrudite se da to prvo date.
Sila djelovanja jednaka je sili reakcije.
Ovaj zakon fizike odražava prethodni, u principu. Ako je osoba počinila negativan čin - svjesna ili ne - i tada dobila odgovor, tj. opozicija. Ponekad su uzrok i posljedica vremenski razdvojeni i možda nećete odmah shvatiti na koju stranu vjetar duva. Glavna stvar koju moramo zapamtiti je da se ništa jednostavno ne događa.
Zakon poluge.
Arhimed je uzviknuo: “ Dajte mi uporište i pomeriću Zemlju!" Bilo koja težina se može pomjeriti ako odaberete pravu polugu. Uvijek trebate procijeniti koliko dugo će poluga biti potrebna za postizanje ovog ili onog cilja i sami izvući zaključak, postaviti prioritete: trebate li uložiti toliko truda da napravite pravu polugu i pomaknete ovu težinu, ili je lakše da to ostavi na miru i da se bavi drugim aktivnostima.
Pravilo gimleta.
Pravilo je da ukazuje na pravac magnetsko polje. Ovo pravilo odgovara vjecito pitanje: ko je kriv? I ukazuje da smo sami krivi za sve što nam se dešava. Koliko god to bilo uvredljivo, koliko god bilo teško, ma koliko na prvi pogled izgledalo nepravedno, uvijek moramo biti svjesni da smo mi sami bili uzrok.
Zakon noktiju.
Kada neko želi da zakuca ekser, on ne kuca negde blizu eksera, on kuca tačno po glavi eksera. Ali sami ekseri se ne penju u zidove. Uvijek trebate odabrati pravi čekić kako biste izbjegli lomljenje eksera čekićem. A prilikom bodovanja, morate izračunati udarac tako da se glava ne savija. Neka bude jednostavno, vodite računa jedni o drugima. Naučite razmišljati o komšiji.
I konačno, zakon entropije.
Entropija je mjera poremećaja sistema. Drugim riječima, što je više haosa u sistemu, to je veća entropija. Preciznija formulacija: tokom spontanih procesa koji se dešavaju u sistemima, entropija se uvek povećava. Po pravilu, svi spontani procesi su ireverzibilni. One dovode do stvarnih promjena u sistemu i nemoguće ga je vratiti u prvobitno stanje bez trošenja energije. U ovom slučaju, nemoguće je tačno ponoviti (100%) njegovo prvobitno stanje.
Da bismo bolje razumjeli o kakvom redu i neredu je riječ, napravimo eksperiment. Crno-bijele pelete sipajte u staklenu teglu. Prvo ćemo dodati crne, a zatim bijele. Peleti će biti raspoređeni u dva sloja: crni donji, bijeli na vrhu - sve je u redu. Zatim nekoliko puta protresite teglu. Peleti će biti ravnomjerno izmiješani. I koliko god mi onda tresti ovu teglu, malo je verovatno da ćemo moći da obezbedimo da se pelete ponovo rasporede u dva sloja. Evo ga, entropija u akciji!
Naređenim se smatra stanje kada su peleti raspoređeni u dva sloja. Stanje kada su pelete ravnomjerno pomiješane smatra se poremećenim. Potrebno je skoro čudo da se vrati u uredjeno stanje! Ili ponovljeni mukotrpan rad sa peletima. I gotovo da nije potrebno mnogo truda da se napravi haos u banci.
Točak automobila. Kada se pumpa, ima višak slobodne energije. Točak se može pomerati, što znači da radi. Ovo je red. Šta ako probušite gumu? Pritisak u njemu će pasti, slobodna energija će "ući". okruženje(rasprši se), i takav točak više neće moći da radi. Ovo je haos. Da se sistem vrati u prvobitno stanje, tj. da dovedete stvari u red, morate obaviti dosta posla: zabrtviti zračnicu, montirati točak, napumpati ga itd., nakon čega sve ispočetka neophodna stvaršto može biti od koristi.
Toplota se prenosi sa toplog tela na hladno telo, a ne obrnuto. Obrnuti proces je teoretski moguć, ali praktički se niko neće upustiti u to, jer će to zahtijevati kolosalne napore, posebne instalacije i opremu.
Takođe u društvu. Ljudi stare. Kuće se ruše. Litice tonu u more. Galaksije se rasipaju. Svaka stvarnost oko nas spontano teži neredu.
Međutim, ljudi često govore o neredu kao o slobodi: " Ne, ne želimo red! Daj nam takvu slobodu da svako može da radi šta hoće!“Ali kada svako radi šta hoće, ovo nije sloboda – ovo je haos. Danas mnogi ljudi hvale nered, promovišu anarhiju – jednom riječju, sve što uništava i dijeli. Ali sloboda nije u haosu, sloboda je upravo u redu.
Organizirajući svoj život, čovjek stvara zalihu slobodne energije koju potom koristi za realizaciju svojih planova: rad, učenje, rekreacija, kreativnost, sport itd. – drugim riječima, suprotstavlja se entropiji. Inače, kako smo mogli akumulirati toliko materijalnog bogatstva u proteklih 250 godina?!
Entropija je mjera nereda, mjera nepovratne disipacije energije. Što je veća entropija, veći je poremećaj. Propada kuća u kojoj niko ne živi. Gvožđe vremenom rđa i auto stari. Uništene su veze za koje niko ne brine da ih održavaju. Kao i sve ostalo u našim životima, apsolutno sve!
Prirodno stanje prirode nije ravnoteža, već povećanje entropije. Ovaj zakon neumoljivo djeluje u životu jedne osobe. On ne mora ništa da uradi da bi se njegova entropija povećala; to se dešava spontano, prema zakonu prirode. Da bi se smanjila entropija (poremećaj), mora se uložiti mnogo truda. Ovo je neka vrsta šamara glupo pozitivnim ljudima (ispod ležećeg kamena voda ne teče), kojih ima dosta!
Održavanje uspjeha zahtijeva stalni napori. Ako se ne razvijamo, onda degradiramo. A da bismo sačuvali ono što smo imali ranije, danas moramo učiniti više nego juče. Stvari se mogu održavati u redu, pa čak i poboljšati: ako je boja na kući izblijedjela, može se ponovo ofarbati, i to još ljepše nego prije.
Ljudi moraju pokušati "smiriti" svojevoljno destruktivno ponašanje koje prevladava savremeni svet posvuda pokušajte da smanjite stanje haosa koji smo ubrzali do ogromnih granica. I to fizički zakon, ne samo brbljanje o depresiji i negativnom razmišljanju. Sve se ili razvija ili pogoršava.
Živi organizam se rađa, razvija i umire, a niko nikada nije primetio da posle smrti oživi, pomlađuje i vraća se u seme ili matericu. Kada kažu da se prošlost nikada ne vraća, onda, naravno, misle prije svega na ove životne pojave. Razvoj organizama postavlja pozitivan smjer strelice vremena, a promjena iz jednog stanja sistema u drugo se uvijek događa u istom smjeru za sve procese bez izuzetka.
Valerian Chupin
Izvor informacija: Tchaikovsky.News
Komentari (3)
Bogatstvo modernog društva raste i rasti će u sve većoj mjeri, prvenstveno kroz univerzalni rad. Industrijski kapital je bio prvi istorijski oblik društvene proizvodnje, kada je univerzalni rad počeo da se intenzivno eksploatiše. I prvo, onaj koji je dobio besplatno. Nauka, kao što je Marks primetio, ne košta kapital ništa. Zaista, nijedan kapitalista nije platio nagradu Arhimedu, Kardanu, Galileju, Hajgensu ili Njutnu za praktičnu upotrebu njihovih ideja. Ali industrijski kapital u masovnim razmerama počinje da eksploatiše mehaničku tehnologiju, a time i opšti rad koji je u njoj oličen. Marx K, Engels F. Soch., tom 25, dio 1, str. 116.
Helen Czerski
Fizičar, okeanograf, voditelj popularnih naučnih programa na BBC-u.
Kada je fizika u pitanju, zamišljamo neke formule, nešto čudno i neshvatljivo, nepotrebno običnom čovjeku. Možda smo čuli nešto o kvantnoj mehanici i kosmologiji. Ali između ova dva pola leži sve ono što čini naše dnevni život: planete i sendviči, oblaci i vulkani, mehurići i muzički instrumenti. I svi su vođeni relativno malim brojem fizičkih zakona.
Ove zakone možemo stalno pratiti na djelu. Uzmite, na primjer, dva jaja - sirova i kuhana - i zavrtite ih, a zatim zaustavite. Kuhano jaje će ostati nepomično, sirovo će se ponovo početi okretati. To je zato što ste samo zaustavili školjku, ali tečnost unutra nastavlja da rotira.
Ovo je jasna demonstracija zakona održanja ugaonog momenta. Pojednostavljeno, može se formulirati na sljedeći način: nakon što je počeo da se okreće oko konstantne ose, sistem će nastaviti da se okreće sve dok ga nešto ne zaustavi. Ovo je jedan od osnovnih zakona Univerzuma.
Dobro dođe ne samo kada treba razlikovati kuhano jaje od sirovog. Također se može koristiti da se objasni kako svemirski teleskop Hubble, bez ikakvog oslonca u svemiru, usmjerava svoje sočivo u određeno područje neba. Unutra samo ima rotirajuće žiroskope, koji se u suštini ponašaju na isti način kao sirovo jaje. Sam teleskop rotira oko njih i tako mijenja svoj položaj. Ispostavilo se da zakon, koji možemo testirati u našoj kuhinji, također objašnjava strukturu jedne od najistaknutijih tehnologija čovječanstva.
Poznavajući osnovne zakone koji regulišu naš svakodnevni život, prestajemo da se osećamo bespomoćno.
Da bismo razumjeli kako svijet oko nas funkcionira, prvo moramo razumjeti njegove osnove -. Moramo shvatiti da fizika nije samo ekscentrični naučnici u laboratorijama ili složene formule. Nalazi se ispred nas, svima dostupan.
Odakle početi, mogli biste pomisliti. Sigurno ste primijetili nešto čudno ili neshvatljivo, ali umjesto da razmišljate o tome, rekli ste sebi da ste odrasli i da nemate vremena za ovo. Chersky savjetuje da se takve stvari ne zanemaruju, već da se počne s njima.
Ako ne želite da čekate da se desi nešto zanimljivo, stavite grožđice u sok i vidite šta će se desiti. Gledajte kako se prosuta kafa suši. Kucnite kašikom po ivici šoljice i slušajte zvuk. Na kraju, pokušajte da ispustite sendvič a da ne padne licem nadole.
Helen Czerski
Fizičar, okeanograf, voditelj popularnih naučnih programa na BBC-u.
Kada je fizika u pitanju, zamišljamo neke formule, nešto čudno i neshvatljivo, nepotrebno običnom čovjeku. Možda smo čuli nešto o kvantnoj mehanici i kosmologiji. Ali između ova dva pola leži sve što čini naš svakodnevni život: planete i sendviči, oblaci i vulkani, mehurići i muzički instrumenti. I svi su vođeni relativno malim brojem fizičkih zakona.
Ove zakone možemo stalno pratiti na djelu. Uzmite, na primjer, dva jaja - sirova i kuhana - i zavrtite ih, a zatim zaustavite. Kuhano jaje će ostati nepomično, sirovo će se ponovo početi okretati. To je zato što ste samo zaustavili školjku, ali tečnost unutra nastavlja da rotira.
Ovo je jasna demonstracija zakona održanja ugaonog momenta. Pojednostavljeno, može se formulirati na sljedeći način: nakon što je počeo da se okreće oko konstantne ose, sistem će nastaviti da se okreće sve dok ga nešto ne zaustavi. Ovo je jedan od osnovnih zakona Univerzuma.
Dobro dođe ne samo kada treba razlikovati kuhano jaje od sirovog. Također se može koristiti da se objasni kako svemirski teleskop Hubble, bez ikakvog oslonca u svemiru, usmjerava svoje sočivo u određeno područje neba. U sebi ima samo rotirajuće žiroskope, koji se u suštini ponašaju na isti način kao i sirovo jaje. Sam teleskop rotira oko njih i tako mijenja svoj položaj. Ispostavilo se da zakon, koji možemo testirati u našoj kuhinji, također objašnjava strukturu jedne od najistaknutijih tehnologija čovječanstva.
Poznavajući osnovne zakone koji regulišu naš svakodnevni život, prestajemo da se osećamo bespomoćno.
Da bismo razumjeli kako svijet oko nas funkcionira, prvo moramo razumjeti njegove osnove -. Moramo shvatiti da se fizika ne bavi samo ekscentričnim naučnicima u laboratorijama ili složenim formulama. Nalazi se ispred nas, svima dostupan.
Odakle početi, mogli biste pomisliti. Sigurno ste primijetili nešto čudno ili neshvatljivo, ali umjesto da razmišljate o tome, rekli ste sebi da ste odrasli i da nemate vremena za ovo. Chersky savjetuje da se takve stvari ne zanemaruju, već da se počne s njima.
Ako ne želite da čekate da se desi nešto zanimljivo, stavite grožđice u sok i vidite šta će se desiti. Gledajte kako se prosuta kafa suši. Kucnite kašikom po ivici šoljice i slušajte zvuk. Na kraju, pokušajte da ispustite sendvič a da ne padne licem nadole.
Uvod
1. Newtonovi zakoni
1.1. Zakon inercije (Njutnov prvi zakon)
1.2 Zakon kretanja
1.3. Zakon održanja impulsa (Zakon održanja impulsa)
1.4. Inercijske sile
1.5. Zakon viskoznosti
2.1. Zakoni termodinamike
Zakon gravitacije
3.2. Gravitaciona interakcija
3.3. Nebeska mehanika
Jaka gravitaciona polja
3.5. Moderne klasične teorije gravitacije
Zaključak
Književnost
Uvod
Osnovni zakoni fizike opisuju najvažnije pojave u prirodi i svemiru. Oni omogućavaju objašnjenje, pa čak i predviđanje mnogih fenomena. Dakle, oslanjajući se samo na fundamentalne zakone klasične fizike (Newtonove zakone, zakone termodinamike, itd.), čovječanstvo uspješno istražuje prostor, šalje svemirski brod na druge planete.
U ovom radu želim da razmotrim najvažnije zakone fizike i njihove odnose. Najvažniji zakoni klasične mehanike su Newtonovi zakoni, koji su dovoljni za opisivanje pojava u makrokosmosu (ne uzimajući u obzir visoke vrijednosti brzine ili mase, što se proučava u GTR - Općoj teoriji relativnosti ili SRT - Specijalnoj teoriji relativnosti.)
Newtonovi zakoni
Njutnovi zakoni mehanike - tri zakona u osnovi tzv. klasična mehanika. Formulisao I. Newton (1687). Prvi zakon: „Svako tijelo se i dalje održava u stanju mirovanja ili uniformi i pravolinijsko kretanje sve dok i osim ako ga primijenjene sile natjeraju da promijeni ovo stanje.” Drugi zakon: „Promena zamaha je proporcionalna primenjenom pokretačka snaga i dešava se u pravcu prave linije duž koje ova sila deluje.” Treći zakon: “Akcija uvijek ima jednaku i suprotnu reakciju, inače su interakcije dvaju tijela jedna na drugu jednake i usmjerene u suprotnim smjerovima.”
1.1. Zako ́ n ine ́ obroci (Prvi zakon novog ́ tonovi) : slobodno tijelo, na koje ne djeluju sile drugih tijela, nalazi se u stanju mirovanja ili ravnomjernog linearnog kretanja (koncept brzine ovdje se primjenjuje na centar mase tijela u slučaju netranslacijskog kretanja ). Drugim riječima, tijela karakterizira inercija (od latinskog inertia - "neaktivnost", "inercija"), odnosno fenomen održavanja brzine ako se na njih kompenziraju vanjski utjecaji.
Referentni sistemi u kojima je zadovoljen zakon inercije nazivaju se inercijski referentni sistemi (IRS).
Zakon inercije prvi je formulirao Galileo Galilei, koji je nakon mnogih eksperimenata zaključio da za kretanje slobodnog tijela sa konstantna brzina ne treba spoljni uzrok. Prije toga, bilo je općenito prihvaćeno drugačije gledište (vraćajući se na Aristotela): slobodno tijelo miruje, a za kretanje konstantnom brzinom potrebno je primijeniti stalnu silu.
Njutn je kasnije formulisao zakon inercije kao prvi od svoja tri poznata zakona.
Galilejev princip relativnosti: u svim inercijalnim referentnim okvirima sve fizički procesi nastavite na isti način. U referentnom sistemu dovedenom u stanje mirovanja ili ravnomernog pravolinijskog kretanja u odnosu na inercijalni referentni sistem (konvencionalno, „u mirovanju“), svi procesi se odvijaju na potpuno isti način kao u sistemu koji miruje.
Treba napomenuti da je koncept inercijalnog referentnog sistema apstraktni model (razmatra se određeni idealni objekt umjesto stvarnog objekta. Primjeri apstraktnog modela su apsolutno solidan ili bestežinski konac), pravi referentni sistemi su uvek povezani sa nekim objektom i korespondencija stvarno posmatranog kretanja tela u takvim sistemima sa rezultatima proračuna biće nepotpuna.
1.2 Zakon kretanja - matematička formulacija o tome kako se tijelo kreće ili kako se događa opštija vrsta kretanja.
U klasičnoj mehanici materijalne tačke, zakon kretanja predstavlja tri zavisnosti tri prostorne koordinate od vremena, ili zavisnost jedne vektorske veličine (radijus vektora) o vremenu, oblika
Zakon kretanja se, u zavisnosti od problema, može naći ili iz diferencijalnih zakona mehanike ili iz integralnih zakona.
Zakon o očuvanju energije - osnovni zakon prirode, a to je da se energija zatvorenog sistema održava tokom vremena. Drugim riječima, energija ne može nastati ni iz čega i ne može nestati u bilo čemu, može samo prelaziti iz jednog oblika u drugi.
Zakon održanja energije nalazi se u raznim granama fizike i manifestuje se u očuvanju razne vrste energije. Na primjer, u klasičnoj mehanici zakon se očituje u očuvanju mehaničke energije (zbir potencijalne i kinetičke energije). U termodinamici se zakon održanja energije naziva prvim zakonom termodinamike i govori o očuvanju energije pored toplotne energije.
Budući da se zakon održanja energije ne primjenjuje na određene količine i pojave, već odražava opći obrazac koji je primjenjiv svuda i uvijek, ispravnije ga je nazvati ne zakonom, već principom održanja energije.
Poseban slučaj je Zakon održanja mehaničke energije - mehanička energija konzervativnog mehaničkog sistema se održava tokom vremena. Jednostavno rečeno, u nedostatku sila kao što je trenje (disipativne sile), mehanička energija ne nastaje ni iz čega i ne može nigdje nestati.
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
Zakon održanja energije je integralni zakon. To znači da se sastoji od djelovanja diferencijalnih zakona i da je svojstvo njihovog zajedničkog djelovanja. Na primjer, ponekad se kaže da je nemogućnost stvaranja vječnog motora posljedica zakona održanja energije. Ali to nije istina. Zapravo, u svakom projektu vječnog motora, aktivira se jedan od diferencijalnih zakona i to je ono što motor čini neoperativnim. Zakon održanja energije jednostavno generalizira ovu činjenicu.
Prema Noetherovoj teoremi, zakon održanja mehaničke energije je posljedica homogenosti vremena.
1.3. Zako ́ n sef ́ nia and ́ impuls (Zako ́ n sef ́ niya if ́ kvalitet pokreta) kaže da je zbir impulsa svih tijela (ili čestica) zatvorenog sistema konstantna vrijednost.
Iz Newtonovih zakona može se pokazati da se pri kretanju u praznom prostoru zamah zadržava u vremenu, a u prisustvu interakcije, brzina njegove promjene je određena zbirom primijenjenih sila. U klasičnoj mehanici, zakon održanja količine kretanja obično se izvodi kao posljedica Newtonovih zakona. Međutim, ovaj zakon održanja važi iu slučajevima kada Njutnova mehanika nije primenljiva (relativistička fizika, kvantna mehanika).
Kao i svaki od zakona održanja, zakon održanja impulsa opisuje jednu od osnovnih simetrija - homogenost prostora
Njutnov treći zakon objašnjava šta se dešava sa dva tela u interakciji. Uzmimo za primjer zatvoreni sistem koji se sastoji od dva tijela. Prvo tijelo može djelovati na drugo određenom silom F12, a drugo može djelovati na prvo sa silom F21. Kako se sile porede? Treći Newtonov zakon glasi: sila djelovanja jednaka je po veličini i suprotnog smjera od sile reakcije. Naglašavamo da se te sile primjenjuju na različita tijela, pa se stoga uopće ne nadoknađuju.
sam zakon:
Tijela djeluju jedno na drugo silama usmjerenim duž iste prave, jednake veličine i suprotnog smjera: .
1.4. Inercijske sile
Njutnovi zakoni, strogo govoreći, važe samo u inercijalnim referentnim okvirima. Ako iskreno zapišemo jednačinu kretanja tijela u neinercijskom referentnom okviru, onda će se ona po izgledu razlikovati od drugog Newtonovog zakona. Međutim, često se, radi pojednostavljenja razmatranja, uvodi određena fiktivna "sila inercije", a zatim se ove jednadžbe kretanja prepisuju u obliku vrlo sličnom Newtonovom drugom zakonu. Matematički, ovdje je sve tačno (tačno), ali sa stanovišta fizike, nova fiktivna sila ne može se smatrati nečim stvarnim, kao rezultat neke stvarne interakcije. Naglasimo još jednom: “sila inercije” je samo zgodna parametrizacija kako se zakoni kretanja razlikuju u inercijalnim i neinercijalnim referentnim sistemima.
1.5. Zakon viskoznosti
Newtonov zakon viskoznosti (unutrašnje trenje) je matematički izraz koji povezuje napon unutrašnjeg trenja τ (viskozitet) i promjenu brzine medija v u prostoru
(brzina deformacije) za tečna tijela (tečnosti i gasovi):
gdje se vrijednost η naziva koeficijent unutrašnjeg trenja ili dinamički koeficijent viskozitet (CGS jedinica - poise). Kinematički koeficijent viskoznosti je vrijednost μ = η / ρ (CGS jedinica je Stokes, ρ je gustina medija).
Njutnov zakon se može dobiti analitički korišćenjem metoda fizičke kinetike, gde se viskoznost obično razmatra istovremeno sa toplotnom provodljivošću i odgovarajućim Fourierovim zakonom za toplotnu provodljivost. U kinetičkoj teoriji plinova, koeficijent unutrašnjeg trenja se izračunava po formuli
gdje je prosječna brzina termičkog kretanja molekula, λ je prosječna slobodna putanja.
2.1. Zakoni termodinamike
Termodinamika se zasniva na tri zakona, koji su formulisani na osnovu eksperimentalnih podataka i stoga se mogu prihvatiti kao postulati.
* 1. zakon termodinamike. To je formulacija generaliziranog zakona održanja energije za termodinamičke procese. U svom najjednostavnijem obliku može se napisati kao δQ = δA + d"U, gdje je dU puni diferencijal unutrašnja energija sistema, a δQ i δA su elementarna količina toplote i elementarni rad izvršen na sistemu, respektivno. Mora se uzeti u obzir da se δA i δQ ne mogu smatrati diferencijalima u uobičajenom smislu ovog koncepta. Sa stanovišta kvantnih koncepata, ovaj zakon se može tumačiti na sledeći način: dU je promena energije datog kvantnog sistema, δA je promena energije sistema usled promene populacije nivoi energije sistema, a δQ je promjena energije kvantnog sistema zbog promjene strukture energetskih nivoa.
* 2. zakon termodinamike: Drugi zakon termodinamike isključuje mogućnost stvaranja perpetualnog motora druge vrste. Postoji nekoliko različitih, ali istovremeno i ekvivalentnih formulacija ovog zakona. 1 - Clausiusov postulat. Proces u kome se ne dešava nikakva druga promena osim prenosa toplote sa toplog tela na hladno je nepovratan, odnosno toplota ne može da pređe sa hladnog tela na toplo bez ikakvih drugih promena u sistemu. Ova pojava se naziva disipacija ili disperzija energije. 2 - Kelvinov postulat. Proces u kome se rad pretvara u toplotu bez ikakvih drugih promena u sistemu je nepovratan, odnosno nemoguće je svu toplotu uzetu iz izvora sa ujednačenom temperaturom pretvoriti u rad bez drugih promena u sistemu.
* 3. zakon termodinamike: Nernstova teorema: Entropija bilo kog sistema na temperaturi apsolutne nule uvijek se može uzeti jednakom nuli
3.1. Zakon gravitacije
Gravitacija (univerzalna gravitacija, gravitacija) (od latinskog gravitas - "težina") je fundamentalna interakcija dugog dometa u prirodi, kojoj su podložna sva materijalna tijela. Prema savremenim podacima, to je univerzalna interakcija u smislu da, za razliku od bilo koje druge sile, daje isto ubrzanje svim tijelima bez izuzetka, bez obzira na njihovu masu. Uglavnom gravitacija igra odlučujuću ulogu na kosmičkoj skali. Termin gravitacija se također koristi kao naziv grane fizike koja proučava gravitacijske interakcije. Najuspješnija moderna fizička teorija u klasičnoj fizici koja opisuje gravitaciju je opća teorija relativnosti; kvantna teorija gravitacijske interakcije još nije izgrađena.
3.2. Gravitaciona interakcija
Gravitaciona interakcija jedna je od četiri fundamentalne interakcije u našem svijetu. U okviru klasične mehanike, gravitacionu interakciju opisuje Newtonov zakon univerzalne gravitacije, koji kaže da je sila gravitacijske privlačnosti između dvije materijalne tačke mase m1 i m2, razdvojene rastojanjem R, jednaka
Ovdje je G gravitaciona konstanta jednaka m³/(kg s²). Znak minus znači da je sila koja djeluje na tijelo uvijek jednaka u smjeru radijus vektora usmjerenog na tijelo, odnosno gravitacijska interakcija uvijek dovodi do privlačenja bilo kojeg tijela.
Gravitaciono polje je potencijalno. To znači da možete uvesti potencijalnu energiju gravitacionog privlačenja para tijela, a ta energija se neće promijeniti nakon pomicanja tijela duž zatvorene petlje. Potencijal gravitacionog polja podrazumeva zakon održanja zbira kinetičke i potencijalne energije i, kada se proučava kretanje tela u gravitacionom polju, često značajno pojednostavljuje rešenje. U okviru Njutnove mehanike, gravitaciona interakcija je dugog dometa. To znači da bez obzira koliko se tijelo kretalo, u bilo kojoj tački u prostoru gravitacijski potencijal ovisi samo o položaju tijela u ovog trenutka vrijeme.
Veliki svemirski objekti - planete, zvijezde i galaksije imaju ogromnu masu i stoga stvaraju značajna gravitacijska polja. Gravitacija je najslabija interakcija. Međutim, budući da djeluje na svim udaljenostima i da su sve mase pozitivne, ona je ipak vrlo važna sila u Univerzumu. Za poređenje: puna električni naboj ova tijela su nula, budući da je supstanca kao cjelina električno neutralna. Također, gravitacija je, za razliku od drugih interakcija, univerzalna po svom djelovanju na svu materiju i energiju. Nisu otkriveni objekti koji nemaju nikakvu gravitacionu interakciju.
Zbog svoje globalne prirode, gravitacija je odgovorna za tako velike efekte kao što su struktura galaksija, crne rupe i širenje Univerzuma, te za elementarne astronomske fenomene - orbite planeta i jednostavno privlačenje na površinu Zemlja i pad tijela.
Gravitacija je bila prva opisana sila matematička teorija. U antičko doba Aristotel je vjerovao da objekti različite mase padaju različitim brzinama. Tek mnogo kasnije, Galileo Galilei je eksperimentalno utvrdio da to nije tako - ako se eliminira otpor zraka, sva tijela jednako ubrzavaju. Zakon univerzalne gravitacije Isaaca Newtona (1687) dobro je opisao općenito ponašanje gravitacije. Godine 1915. Albert Ajnštajn je stvorio Opću teoriju relativnosti, koja preciznije opisuje gravitaciju u smislu geometrije prostor-vremena.
3.3. Nebeska mehanika i neki od njenih zadataka
Grana mehanike koja proučava kretanje tijela u praznom prostoru samo pod utjecajem gravitacije naziva se nebeska mehanika.
Najjednostavniji problem nebeske mehanike je gravitaciona interakcija dvaju tijela u praznom prostoru. Ovaj problem se rješava analitički do kraja; rezultat njegovog rješenja često se formuliše u oblik tri Keplerovi zakoni.
Kako se broj tijela u interakciji povećava, zadatak postaje dramatično složeniji. Da, već poznati problem tri tijela (tj. gibanje tri tijela čija masa nije nula) ne može se analitički riješiti u opšti pogled. Kod numeričkog rješenja nestabilnost rješenja u odnosu na početne uslove nastaje prilično brzo. Kada se primeni na Sunčev sistem, ova nestabilnost onemogućava predviđanje kretanja planeta na razmerama većim od sto miliona godina.
U nekim posebnim slučajevima moguće je pronaći približno rješenje. Najvažniji je slučaj kada je masa jednog tijela znatno veća od mase drugih tijela (primjeri: Solarni sistem i dinamika Saturnovih prstenova). U ovom slučaju, kao prvu aproksimaciju, možemo pretpostaviti da svjetlosna tijela ne interaguju jedno s drugim i da se kreću duž Keplerovih putanja oko masivnog tijela. Interakcije između njih se mogu uzeti u obzir u okviru teorije perturbacije i usredsređivati tokom vremena. U ovom slučaju mogu nastati netrivijalne pojave, kao što su rezonancije, atraktori, haos, itd. Jasan primjer takvih pojava je netrivijalna struktura Saturnovih prstenova.
Uprkos pokušajima da se opiše ponašanje sistema velikog broja privlačećih tijela približno iste mase, to se ne može učiniti zbog fenomena dinamičkog haosa.
3.4. Jaka gravitaciona polja
U jakim gravitacionim poljima, pri kretanju sa relativističke brzine, efekti opšte relativnosti počinju da se pojavljuju:
Odstupanje zakona gravitacije od Newtonovog;
Kašnjenje potencijala povezano s konačnom brzinom širenja gravitacijskih poremećaja; pojava gravitacionih talasa;
Efekti nelinearnosti: gravitacijski talasi teže međusobnoj interakciji, tako da princip superpozicije talasa u jakim poljima više ne važi;
Promjena geometrije prostor-vremena;
Pojava crnih rupa;
3.5. Moderne klasične teorije gravitacije
Zbog činjenice da su kvantni efekti gravitacije izuzetno mali čak i pod najekstremnijim eksperimentalnim i opservacijskim uvjetima, još uvijek nema pouzdanih opažanja o njima. Teorijske procjene pokazuju da je u ogromnoj većini slučajeva moguće ograničiti klasični opis gravitaciona interakcija.
Postoji moderna kanonska klasična teorija gravitacija - opšta teorija relativnosti, i mnoge hipoteze i teorije koje pojašnjavaju različitim stepenima razvoja, međusobno se takmiče (vidi članak Alternativne teorije gravitacije). Sve ove teorije daju vrlo slična predviđanja u okviru aproksimacije u kojoj se trenutno provode eksperimentalni testovi. Slijedi nekoliko osnovnih, najrazvijenijih ili najpoznatijih teorija gravitacije.
Newtonova teorija gravitacije zasniva se na konceptu gravitacije, koja je sila velikog dometa: djeluje trenutno na bilo kojoj udaljenosti. Ova trenutna priroda radnje nije u skladu sa paradigmom polja moderne fizike, a posebno sa specijalnom teorijom relativnosti, koju je 1905. stvorio Ajnštajn, inspirisan radom Poincarea i Lorentza. U Ajnštajnovoj teoriji, nijedna informacija se ne može širiti veća brzina svetlost u vakuumu.
Matematički, Newtonova gravitaciona sila je izvedena iz potencijalne energije tijela u gravitacionom polju. Gravitacijski potencijal koji odgovara ovoj potencijalnoj energiji podliježe Poissonovoj jednadžbi, koja nije invarijantna prema Lorentzovoj transformaciji. Razlog za neinvarijantnost je taj što energija u specijalnoj teoriji relativnosti nije skalarna veličina, već ulazi u vremensku komponentu 4-vektora. Pokazalo se da je vektorska teorija gravitacije slična teoriji elektromagnetno polje Maxwella i dovodi do negativne energije gravitacijskih valova, što je zbog prirode interakcije: istoimeni naboji (masa) u gravitaciji se privlače i ne odbijaju, kao u elektromagnetizmu. Dakle, Newtonova teorija gravitacije nije u skladu s temeljnim principom specijalne teorije relativnosti - nepromjenjivosti zakona prirode u bilo kojem inercijskom referentnom okviru i direktnom vektorskom generalizacijom Newtonove teorije, koju je Poincaré prvi predložio 1905. rad “O dinamici elektrona” dovodi do fizički nezadovoljavajućih rezultata.
Ajnštajn je počeo da traga za teorijom gravitacije koja bi bila kompatibilna sa principom invarijantnosti zakona prirode u odnosu na bilo koji referentni okvir. Rezultat ove pretrage bila je opšta teorija relativnosti, zasnovana na principu istovetnosti gravitacione i inercijalne mase.
Princip jednakosti gravitacionih i inercijskih masa
U klasičnoj Njutnovoj mehanici postoje dva koncepta mase: prvi se odnosi na drugi Newtonov zakon, a drugi na zakon univerzalne gravitacije. Prva masa - inercijska (ili inercijska) - je omjer negravitacijske sile koja djeluje na tijelo i njegovog ubrzanja. Druga masa - gravitaciona (ili, kako se ponekad naziva, teška) - određuje silu privlačenja tijela od strane drugih tijela i vlastitu silu privlačenja. Uopšteno govoreći, ove dvije mase se mjere, kao što se vidi iz opisa, u raznim eksperimentima, te stoga uopće ne moraju biti proporcionalne jedna drugoj. Njihova stroga proporcionalnost nam omogućava da govorimo o jednoj tjelesnoj masi u negravitacijskim i gravitacijskim interakcijama. Odgovarajućim izborom jedinica ove mase mogu biti jednake jedna drugoj.
Sam princip je izneo Isak Njutn, a jednakost masa je on eksperimentalno potvrdio sa relativnom tačnošću od 10−3. IN kasno XIX vekovima, Eötvös je izvodio suptilnije eksperimente, dovodeći tačnost testiranja principa na 10−9. Tokom 20. veka eksperimentalna tehnologija je omogućila da se potvrdi jednakost masa sa relativnom tačnošću od 10−12-10−13 (Braginski, Dike, itd.).
Ponekad se princip jednakosti gravitacionih i inercijskih masa naziva principom slabe ekvivalencije. Albert Ajnštajn ga je zasnovao na opštoj teoriji relativnosti.
Princip kretanja po geodetskim linijama
Ako je gravitaciona masa tačno jednaka inercijskoj masi, tada se u izrazu za ubrzanje tijela na koje djeluju samo gravitacijske sile obje mase poništavaju. Dakle, ubrzanje tijela, a time i njegova putanja, ne ovisi o masi i unutrašnja struktura tijela. Ako sva tijela u istoj tački u prostoru primaju isto ubrzanje, onda se to ubrzanje može povezati ne sa svojstvima tijela, već sa svojstvima samog prostora u ovoj tački.
Dakle, opis gravitacijske interakcije između tijela može se svesti na opis prostor-vremena u kojem se tijela kreću. Prirodno je pretpostaviti, kao što je to činio Ajnštajn, da se tela kreću po inerciji, odnosno na takav način da je njihovo ubrzanje u sopstvenom referentnom okviru nula. Putanja tela će tada biti geodetske linije, čiju su teoriju razvili matematičari još u 19. veku.
Same geodetske linije mogu se pronaći specificiranjem u prostor-vremenu analoga udaljenosti između dva događaja, koji se tradicionalno naziva interval ili svjetska funkcija. Interval in trodimenzionalni prostor a jednodimenzionalno vrijeme (drugim riječima, u četverodimenzionalnom prostor-vremenu) je dato sa 10 nezavisnih komponenti metričkog tenzora. Ovih 10 brojeva čine metriku prostora. Definira "udaljenost" između dvije beskonačno bliske tačke u prostor-vremenu u različitim smjerovima. Geodetske linije koje odgovaraju svjetskim linijama fizičkih tijela čija je brzina manja od brzine svjetlosti pokazuju se kao linije najvećeg pravog vremena, odnosno vremena koje mjeri sat čvrsto pričvršćen za tijelo koje prati ovu putanju.
Moderni eksperimenti potvrđuju kretanje tijela duž geodetskih linija sa istom preciznošću kao i jednakost gravitacijske i inercijalne mase.
Zaključak
Neki zanimljivi zaključci odmah slijede iz Newtonovih zakona. Dakle, treći Newtonov zakon kaže da bez obzira na to kako tijela stupaju u interakciju, ona ne mogu promijeniti svoj ukupni impuls: javlja se zakon održanja impulsa. Dalje, moramo zahtijevati da interakcijski potencijal dvaju tijela zavisi samo od modula razlike u koordinatama ovih tijela U(|r1-r2|). Tada nastaje zakon održanja ukupne mehaničke energije tijela u interakciji:
Njutnovi zakoni su osnovni zakoni mehanike. Iz njih se mogu izvesti svi drugi zakoni mehanike.
Istovremeno, Newtonovi zakoni nisu najdublji nivo formulacije klasične mehanike. U okviru Lagranžijeve mehanike postoji jedna jedina formula (zapis mehaničkog djelovanja) i jedan jedini postulat (tijela se kreću tako da je djelovanje minimalno), a iz toga se mogu izvesti svi Newtonovi zakoni. Štaviše, u okviru Lagranžovog formalizma lako se mogu razmatrati hipotetičke situacije u kojima radnja ima neki drugi oblik. U ovom slučaju, jednadžbe kretanja više neće biti slične Newtonovim zakonima, ali će i dalje biti primjenjiva klasična mehanika...
Rješavanje jednadžbi kretanja
Jednačina F = ma (tj. drugi Newtonov zakon) je diferencijalna jednadžba: ubrzanje je drugi izvod koordinate u odnosu na vrijeme. To znači da se evolucija mehaničkog sistema u vremenu može nedvosmisleno odrediti ako su specificirane njegove početne koordinate i početne brzine. Imajte na umu da kada bi jednačine koje opisuju naš svijet bile jednačine prvog reda, onda bi fenomeni kao što su inercija, oscilacije i valovi nestali iz našeg svijeta.
Proučavanje osnovnih zakona fizike potvrđuje da se nauka progresivno razvija: svaka faza, svaki otvoreni zakon je faza u razvoju, ali ne daje konačne odgovore na sva pitanja.
književnost:
Veliki Sovjetska enciklopedija(Njutnovi zakoni mehanike i drugi članci), 1977, "Sovjetska enciklopedija"
Online enciklopedija www.wikipedia.com
Federalna agencija za obrazovanje
GOU VPO Rybinsk Državna vazduhoplovna akademija nazvana po. P.A. Solovjova
Katedra za "opštu i tehničku fiziku"
SAŽETAK
U disciplini „Koncepti savremene prirodne nauke”Tema: “Osnovni zakoni fizike”
Grupa ZKS-07
Student Balshin A.N.Učitelj: Vasilyuk O.V.
Članak je nastao na osnovu materijala sa interneta, udžbenika fizike i mog vlastitog znanja.
Nikada nisam volio fiziku, nisam je poznavao i trudio sam se da je izbjegavam koliko god je to bilo moguće. Međutim, u U poslednje vreme Sve više razumem: ceo naš život se svodi na to jednostavni zakoni fizike.
1) Najjednostavniji, ali najvažniji od njih je Zakon održanja i transformacije energije.
Zvuči ovako: "Energija bilo kojeg zatvorenog sistema ostaje konstantna tokom svih procesa koji se odvijaju u sistemu." I mi smo upravo u takvom sistemu. One. koliko dajemo, toliko ćemo i dobiti. Ako želimo nešto da primimo, moramo dati isto toliko prije toga. I ništa drugo! A mi, naravno, želimo da dobijemo veliku platu bez potrebe da idemo na posao. Ponekad se stvara iluzija da „budale imaju sreće“ i da se mnogima sreća obruši na glavu. Pročitajte bilo koju bajku. Heroji stalno moraju savladavati ogromne poteškoće! Ili plivajte u hladnoj vodi, ili u prokuvanoj vodi. Muškarci privlače pažnju žena udvaranjem. Žene, pak, brinu o tim muškarcima i djeci. I tako dalje. Dakle, ako želite nešto da primite, potrudite se da to prvo date. Film Plati naprijed vrlo jasno opisuje ovaj zakon fizike.
Postoji još jedan vic na ovu temu:
Zakon održanja energije:
Ako ujutro dođete na posao energični i odete kao iscijeđeni limun, onda
1. neko drugi je ušao kao cijeđeni limun, ali odlazi energičan
2. koristili ste za grijanje prostorije
2) Sljedeći zakon glasi: “Sila akcije je jednaka sili reakcije”
Ovaj zakon fizike odražava prethodni, u principu. Ako je neko počinio negativan čin – svjesno ili ne – tada je dobio odgovor, tj. opozicija. Ponekad su uzrok i posljedica razbacani tokom vremena i možda nećete odmah shvatiti na koju stranu vjetar duva. Glavna stvar koju moramo zapamtiti je da se ništa jednostavno ne događa. Kao primjer možemo navesti obrazovanje roditelja, koji se onda pojavljuje nakon nekoliko decenija.
3) Sljedeći zakon je zakon poluge. Arhimed je uzviknuo: „Daj mi uporište i prevrnuću Zemlju!“ Bilo koja težina se može pomjeriti ako odaberete pravu polugu. Uvijek morate procijeniti koliko dugo će biti potrebna poluga za postizanje ovog ili onog cilja i sami izvući zaključak, postaviti prioritete. Shvatite kako izračunati svoju snagu, da li trebate uložiti toliko truda da napravite pravu polugu i pomjerite ovu težinu, ili je lakše ostaviti je na miru i raditi drugu aktivnost.
4) Takozvano pravilo gimleta, koje označava smjer magnetskog polja. Ovo pravilo odgovara na vječno pitanje: ko je kriv? I ukazuje da smo sami krivi za sve što nam se dešava. Koliko god to bilo uvredljivo, koliko god bilo teško, koliko god nepravedno, na prvi pogled, bilo, uvijek moramo biti svjesni da smo mi sami u početku bili uzrok.
5) Sigurno se neko sjeća zakona sabiranja brzina. Zvuči ovako: „Brzina kretanja tijela u odnosu na fiksni referentni okvir jednaka je vektorskom zbiru brzine ovog tijela u odnosu na pokretni referentni okvir i brzine najpokretnijeg referentnog sistema u odnosu na fiksni okvir.” Da li zvuči komplikovano? Hajde da to sada shvatimo.
Princip sabiranja brzina nije ništa drugo do aritmetički zbir komponenti brzina, kao matematički koncepti ili definicije.
Brzina je jedan od bitnih fenomena vezanih za kinetiku. Kinetika proučava procese prijenosa energije, momenta, naboja i materije u raznim fizički sistemi i uticaj spoljašnjih polja na njih. Možda je drsko, ali sa stanovišta kinetike, onda se može razmatrati čitav niz društveni procesi na primjer, sukobi.
Dakle, u prisustvu dva sukobljena objekta i njihovog kontakta, trebao bi djelovati zakon sličan zakonu održanja brzina (kao činjenica prijenosa energije)? To znači da snaga i agresivnost sukoba zavisi od stepena sukoba između dve (tri, četiri) strane. Što su agresivniji i moćniji, to je sukob oštriji i destruktivniji. Ako jedna od strana nije u sukobu, onda se stepen agresivnosti ne povećava.
Sve je vrlo jednostavno. A ako ne možete pogledati u sebe kako biste razumjeli uzročno-posljedične veze svog problema, samo otvorite udžbenik fizike za 8. razred.
