fizika

fizika , znanost koja se bavi strukturom materije i interakcijama između temeljnih sastavnice vidljivog svemir . U najširem smislu, fizika (od grč fizikos ) bavi se svim aspektima prirode i na makroskopskoj i na submikroskopskoj razini. Njegov opseg proučavanja obuhvaća ne samo ponašanje objekata pod djelovanjem zadanih sila već i priroda i porijeklo gravitacijskog, elektromagnetskog i nuklearnog polja. Njegov je krajnji cilj formulacija nekolicine sveobuhvatan principi koji okupljaju i objašnjavaju sve takve ludost pojave.

Bernoullijev model tlaka plina

Bernoullijev model tlaka plina Kako ga je zamislio Daniel Bernoulli u Hydrodynamica (1738), plinovi se sastoje od brojnih čestica u brzom slučajnom kretanju. Pretpostavio je da tlak plina nastaje izravnim udarom čestica na stijenke spremnika. Encyclopædia Britannica, Inc .; na temelju Daniela Bernoullija, Hydrodynamica (1738.)



Najpopularnija pitanja

Što je fizika?

Fizika je grana znanosti koja se bavi strukturom materija i kako međusobno djeluju temeljni sastojci svemira. Proučava objekte u rasponu od vrlo malih pomoću kvantne mehanike do cijelog svemira koristeći opću relativnost.



car austrijsko-mađarske 1914

Zašto fizika radi u SI jedinicama?

Fizičari i drugi znanstvenici koriste se Međunarodnim sustavom jedinica (SI) u svom radu jer žele koristiti sustav s kojim su se složili znanstvenici širom svijeta. Od 2019. SI jedinice definirane su u smislu osnovnih fizikalnih konstanti, što znači da se znanstvenici bilo gdje koji koriste SI mogu složiti oko jedinica koje koriste za mjerenje fizičkih pojava.

Fizika je osnovno fizička znanost . Do prilično nedavnih vremena fizika i prirodna filozofija korišteni su naizmjenično za znanost čiji je cilj otkrivanje i formuliranje temeljnih zakona prirode. Kako su se moderne znanosti razvijale i postajale sve više specijalizirane, fizika je označavala onaj dio fizičke znanosti koji nije uključen u astronomiju, kemija , geologija i inženjerstvo. Međutim, fizika igra važnu ulogu u svim prirodnim znanostima, a sva takva područja imaju grane u kojima fizikalni zakoni i mjerenja dobivaju poseban naglasak noseći imena kao što su astrofizika, geofizika, biofizika, pa čak i psihofizika. Fizika se u osnovi može definirati kao znanost o materija , pokret , i energije. Njegovi se zakoni u pravilu izražavaju ekonomično i precizno jezikom matematike.



Obje eksperimentiraju, promatranje pojava u uvjetima koji se kontroliraju što je preciznije moguće i teorija, formulacija jedinstvenog konceptualni okvira, igraju bitne i komplementarne uloge u napretku fizike. Fizički eksperimenti rezultiraju mjerenjima koja se uspoređuju s ishodom predviđenim teorijom. Kaže se da teorija koja pouzdano predviđa rezultate pokusa na koje je primjenjiva utjelovljuje zakon fizike. Međutim, zakon uvijek može biti izmijenjen, zamijenjen ili ograničen na ograničenu domenu, ako kasniji eksperiment to učini potrebnim.

odakle je zemaljski vjetar i vatra

Krajnji je cilj fizike pronaći jedinstveni skup zakona koji uređuju materiju, kretanje i energiju na malim (mikroskopskim) subatomskim udaljenostima, na ljudskoj (makroskopskoj) razini svakodnevnog života i na najvećim udaljenostima (npr. Onima na izvangalaktička ljestvica). Ovaj ambiciozni cilj ostvaren je u značajnoj mjeri. Iako potpuno jedinstvena teorija fizičkih pojava još nije postignuta (a možda nikada neće ni biti), čini se da izuzetno mali skup temeljnih fizikalnih zakona može objasniti sve poznate pojave. Tijelo fizike razvijeno otprilike na prijelazu u 20. stoljeće, poznato kao klasična fizika, u velikoj mjeri može objasniti kretanja makroskopskih predmeta koji se polako kreću s obzirom na brzinu svjetlosti i za pojave poput toplina , zvuk , elektricitet, magnetizam i svjetlost. Suvremeni razvoj relativnosti i kvantne mehanike modificiraju ove zakone utoliko što se primjenjuju na veće brzine, vrlo masivne objekte i na male elementarne sastojke materije, poput elektrona, protona i neutronima .

Opseg fizike

Tradicionalno organizirane grane ili područja klasične i moderne fizike su ocrtana ispod.



Mehanika

Općenito se pod mehanikom podrazumijeva proučavanje gibanja predmeta (ili njihovog nepokretanja) pod djelovanjem zadanih sila. Klasična mehanika ponekad se smatra granom primijenjene matematike. Sastoji se od kinematike, opisa kretanja i dinamike, proučavanja djelovanja sila u stvaranju ili gibanja ili statička ravnoteža (ovo drugo konstituiranje nauka o statici). Predmeti 20. stoljeća u kvantni mehanika, presudna za tretiranje građe materije, subatomskih čestica, superfluidnosti, supravodljivosti, neutronske zvijezde , i drugi glavni fenomeni, i relativistička mehanika, važni kada se brzine približavaju svjetlosti, oblici su mehanike o kojima će biti riječi kasnije u ovom odjeljku.

o čemu se radi u kabini strica Toma
ilustracija Roberta Hookea

ilustracija zakona elastičnosti materijala Roberta Hookea Ilustracija Hookeova zakona elastičnosti materijala, prikazuje istezanje opruge proporcionalno primijenjenoj sili, iz Roberta Hookea Predavanja o moći Restitutiva (1678.). Photos.com/Jupiterimages

U klasičnoj mehanici zakoni su u početku formulirani za točkaste čestice u kojima su dimenzije, oblici i drugo unutarnji svojstva tijela se zanemaruju. Tako se u prvoj aproksimaciji čak i objekti veličine poput Zemlje i Sunca tretiraju kao šiljasti - npr. Pri izračunavanju orbitalnog gibanja planeta. U krutom tijelu dinamika , razmatraju se i produženje tijela i njihova raspodjela mase, ali se pretpostavlja da nisu sposobni za deformacije. Mehanika deformabilnih krutina je elastičnost ; hidrostatika i hidrodinamika tretiraju tekućine u mirovanju i u pokretu.



Troje zakoni kretanja koje je iznio Isaac Newton čine temelj klasične mehanike, zajedno s prepoznavanjem da su sile usmjerene veličine (vektori) i da se u skladu s tim kombiniraju. Prvi zakon, koji se naziva i zakon tromosti, kaže da, ako na njega ne djeluje vanjska sila, objekt koji miruje ostaje u mirovanju ili ako se kreće, nastavlja se kretati pravocrtno s konstantnom brzinom. Stoga jednoliko kretanje ne zahtijeva uzrok. Sukladno tome, mehanika se ne koncentrira na gibanje kao takvo, već na promjenu stanja kretanja predmeta koja proizlazi iz neto sile koja na njega djeluje. Newtonov drugi zakon izjednačava neto silu na objekt sa brzinom promjene njegovog zamaha, koji je umnožak mase tijela i njegove brzine. Treći Newtonov zakon, onaj o djelovanju i reakciji, kaže da kada dvije čestice međusobno djeluju, sile koje djeluju na drugu jednake su veličine i suprotne su u smjeru. Zajedno uzeti u obzir, ovi mehanički zakoni u principu dopuštaju određivanje budućih kretanja skupa čestica, pod uvjetom da se u nekom trenutku sazna njihovo stanje kretanja, kao i sile koje između njih i na njih djeluju izvana. Iz ovog determinističkog karaktera zakona klasične mehanike u prošlosti su izvedeni duboki (i vjerojatno netočni) filozofski zaključci, koji su čak primijenjeni i na ljudsku povijest.

Ležeći na najosnovnijoj razini fizike, zakoni mehanike karakteriziraju određena svojstva simetrije, što je ilustrirano spomenutom simetrijom između akcijskih i reakcijskih sila. Ostale su simetrije, kao što su nepromjenjivost (tj. Nepromjenjiv oblik) zakona pod refleksijama i rotacijama u prostoru, preokret vremena ili transformacija u drugi dio prostora ili u drugu epohu vremena, prisutne i u klasičnoj mehanika i u relativističkoj mehanici, a uz određena ograničenja i u kvantnoj mehanici. Može se pokazati da svojstva simetrije teorije imaju kao matematičke posljedice osnovna načela poznata kao zakoni očuvanja, kojima se utvrđuje vremenska postojanost vrijednosti određenih fizičkih veličina pod propisanim uvjetima. Konzervirane količine najvažnije su u fizici; među njima su masa i energija (u teoriji relativnosti masa i energija su ekvivalentne i zajedno se čuvaju), impuls, kutni moment i električno punjenje .