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Mechanik

Kinematikformeln:

Kinematik

Mechanisches Uhrwerk

Mechanisches Uhrwerk wird als Änderung der Position eines Körpers (im Raum) relativ zu anderen Körpern (im Laufe der Zeit) bezeichnet.

Relativität der Bewegung. Referenzsystem

Um die mechanische Bewegung eines Körpers (Punktes) zu beschreiben, müssen Sie seine Koordinaten zu jedem Zeitpunkt kennen. Um Koordinaten zu ermitteln, wählen Sie Referenzstelle und verbinde dich mit ihm Koordinatensystem. Häufig ist der Bezugskörper die Erde, der ein rechtwinkliges kartesisches Koordinatensystem zugeordnet ist. Um jederzeit die Position eines Punktes bestimmen zu können, müssen Sie auch den Beginn der Zeitzählung festlegen.

Das Koordinatensystem, der Bezugskörper, dem es zugeordnet ist, und das Gerät zur Zeitmessung bilden Referenzsystem, relativ zu dem die Bewegung des Körpers betrachtet wird.

Materieller Punkt

Ein Körper, dessen Abmessungen unter gegebenen Bewegungsbedingungen vernachlässigt werden können, heißt materieller Punkt.

Ein Körper kann als materieller Punkt betrachtet werden, wenn seine Abmessungen im Vergleich zu der von ihm zurückgelegten Entfernung oder im Vergleich zu den Entfernungen von ihm zu anderen Körpern klein sind.

Flugbahn, Weg, Bewegung

Bewegungsbahn nennt man die Linie, entlang der sich der Körper bewegt. Die Weglänge wird aufgerufen der zurückgelegte Weg.Weg– skalare physikalische Größe, kann nur positiv sein.

Durch Bewegung ist der Vektor, der den Start- und Endpunkt der Flugbahn verbindet.

Die Bewegung eines Körpers, in dem alle seine Punkte liegen dieser Moment sich in der Zeit auf die gleiche Weise bewegen heißt Vorwärtsbewegung. Zur Beschreibung Vorwärtsbewegung Körper, es reicht aus, einen Punkt auszuwählen und seine Bewegung zu beschreiben.

Eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte des Körpers Kreise sind, deren Mittelpunkte auf derselben Linie liegen und alle Ebenen der Kreise senkrecht zu dieser Linie stehen, wird genannt Rotationsbewegung.

Meter und Sekunde

Um die Koordinaten eines Körpers zu bestimmen, müssen Sie in der Lage sein, den Abstand auf einer geraden Linie zwischen zwei Punkten zu messen. Jeder Messvorgang physikalische Größe besteht darin, die gemessene Größe mit der Maßeinheit dieser Größe zu vergleichen.

Die Längeneinheit im Internationalen Einheitensystem (SI) ist Meter. Ein Meter entspricht ungefähr 1/40.000.000 des Erdmeridians. Nach modernem Verständnis ist ein Meter die Strecke, die Licht in der Leere in 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt.

Um die Zeit zu messen, wird ein sich periodisch wiederholender Prozess ausgewählt. Die SI-Einheit zur Messung der Zeit ist zweite. Eine Sekunde entspricht 9.192.631.770 Strahlungsperioden eines Cäsiumatoms während des Übergangs zwischen zwei Ebenen der Hyperfeinstruktur des Grundzustands.

Im SI werden Länge und Zeit als unabhängig von anderen Größen angenommen. Solche Größen heißen hauptsächlich.

Momentane Geschwindigkeit

Um den Prozess der Körperbewegung quantitativ zu charakterisieren, wird der Begriff der Bewegungsgeschwindigkeit eingeführt.

Sofortige Geschwindigkeit Die translatorische Bewegung eines Körpers zu einem Zeitpunkt t ist das Verhältnis einer sehr kleinen Verschiebung s zu einer kleinen Zeitspanne t, in der diese Bewegung stattfand:

;
.

Momentane Geschwindigkeit – Anzahl der Vektoren. Die momentane Bewegungsgeschwindigkeit ist immer tangential zur Flugbahn in Richtung der Körperbewegung gerichtet.

Die Einheit der Geschwindigkeit ist 1 m/s. Ein Meter pro Sekunde entspricht der Geschwindigkeit eines sich geradlinig und gleichmäßig bewegenden Punktes, bei der sich der Punkt in 1 s um eine Strecke von 1 m bewegt.

Es ist natürlich und richtig, sich für die Welt um uns herum und die Muster ihrer Funktionsweise und Entwicklung zu interessieren. Deshalb ist es ratsam, darauf zu achten Naturwissenschaften, zum Beispiel die Physik, die das Wesen der Entstehung und Entwicklung des Universums erklärt. Die grundlegenden physikalischen Gesetze sind nicht schwer zu verstehen. Schulen führen Kinder schon in sehr jungem Alter an diese Grundsätze heran.

Für viele beginnt diese Wissenschaft mit dem Lehrbuch „Physik (7. Klasse)“. Den Schülern werden die Grundbegriffe der Thermodynamik vermittelt, sie werden mit dem Kern der wichtigsten physikalischen Gesetze vertraut gemacht. Aber sollte sich Wissen auf die Schule beschränken? Welche physikalischen Gesetze sollte jeder Mensch kennen? Darüber und wir werden reden später im Artikel.

Wissenschaftliche Physik

Viele der beschriebenen Nuancen der Wissenschaft sind jedem bekannt frühe Kindheit. Dies liegt daran, dass die Physik im Wesentlichen zu den Bereichen der Naturwissenschaften gehört. Es erzählt von den Naturgesetzen, deren Wirkung das Leben eines jeden beeinflusst und in vielerlei Hinsicht sogar sichert, von den Eigenschaften der Materie, ihrem Aufbau und ihren Bewegungsmustern.

Der Begriff „Physik“ wurde erstmals im vierten Jahrhundert v. Chr. von Aristoteles erwähnt. Ursprünglich war es gleichbedeutend mit dem Begriff „Philosophie“. Schließlich hatten es beide Wissenschaften getan gemeinsames Ziel - auf die richtige Art und Weise Erklären Sie alle Mechanismen der Funktionsweise des Universums. Aber schon im 16. Jahrhundert, aufgrund wissenschaftliche Revolution Die Physik wurde unabhängig.

Grundgesetz

Einige Grundgesetze der Physik werden in verschiedenen Wissenschaftszweigen angewendet. Darüber hinaus gibt es solche, die als in der gesamten Natur verbreitet gelten. Es geht umÖ

Dies impliziert, dass die Energie jedes geschlossenen Systems während des Auftretens von Phänomenen darin mit Sicherheit erhalten bleibt. Dennoch ist es in der Lage, sich in eine andere Form umzuwandeln und seinen quantitativen Inhalt effektiv zu verändern verschiedene Teile das genannte System. Zur gleichen Zeit, in geschlossenes System Energie nimmt ab, vorausgesetzt, dass die Energie aller Körper und Felder, die mit ihr interagieren, zunimmt.

Zusätzlich zum oben genannten allgemeines Prinzip, enthält physikalische Grundkonzepte, Formeln und Gesetze, die zur Interpretation der in der umgebenden Welt ablaufenden Prozesse notwendig sind. Sie zu erkunden kann unglaublich aufregend sein. Daher wird in diesem Artikel kurz auf die Grundgesetze der Physik eingegangen, aber um sie tiefer zu verstehen, ist es wichtig, ihnen volle Aufmerksamkeit zu schenken.

Mechanik

Viele Grundgesetze der Physik werden jungen Wissenschaftlern in den Klassen 7 bis 9 in der Schule offenbart, wo ein Wissenschaftszweig wie die Mechanik ausführlicher studiert wird. Seine Grundprinzipien werden im Folgenden beschrieben.

1. Galileis Relativitätsgesetz (auch mechanisches Relativitätsgesetz oder Basis genannt). klassische Mechanik). Der Kern des Prinzips besteht darin, dass unter ähnlichen Bedingungen mechanische Prozesse in jedem möglich sind Inertialsysteme Die Countdowns sind völlig identisch.
2. Hookes Gesetz. Sein Wesen besteht darin, dass die Wirkung umso größer ist elastischer Körper(Feder, Stab, Konsole, Balken) von der Seite, desto größer fällt seine Verformung aus.

Newtonsche Gesetze (stellen die Grundlage der klassischen Mechanik dar):

1. Das Trägheitsprinzip besagt, dass jeder Körper nur dann in der Lage ist, zu ruhen oder sich gleichmäßig und geradlinig zu bewegen, wenn keine anderen Körper in irgendeiner Weise auf ihn einwirken oder wenn sie die Wirkung anderer Körper irgendwie kompensieren. Um die Bewegungsgeschwindigkeit zu ändern, muss mit einer gewissen Kraft auf den Körper eingewirkt werden, und natürlich wird auch das Ergebnis des Einflusses derselben Kraft auf Körper unterschiedlicher Größe unterschiedlich sein.
2. Das Hauptgesetz der Dynamik besagt, dass die resultierenden Kräfte umso größer sind dieser Moment beeinflussen gegebener Körper, desto größer ist die Beschleunigung, die er erhält. Und dementsprechend als mehr Masse Körper, desto niedriger ist dieser Wert.
3. Newtons drittes Gesetz besagt, dass zwei beliebige Körper immer nach einem identischen Muster miteinander interagieren: Ihre Kräfte sind von gleicher Natur, gleich groß und haben notwendigerweise die entgegengesetzte Richtung entlang der geraden Linie, die diese Körper verbindet.
4. Das Relativitätsprinzip besagt, dass alle Phänomene, die unter gleichen Bedingungen in inertialen Bezugssystemen auftreten, auf absolut identische Weise ablaufen.

Thermodynamik

Das Schulbuch, das den Schülern die Grundgesetze vermittelt („Physik. Klasse 7“), führt sie auch in die Grundlagen der Thermodynamik ein. Wir werden im Folgenden kurz auf seine Prinzipien eingehen.

Die Gesetze der Thermodynamik, die in diesem Wissenschaftszweig grundlegend sind, haben allgemeiner Charakter und beziehen sich nicht auf die Details der Struktur einer bestimmten Substanz auf atomarer Ebene. Diese Prinzipien sind übrigens nicht nur für die Physik wichtig, sondern auch für Chemie, Biologie, Luft- und Raumfahrttechnik usw.

Beispielsweise gibt es in der genannten Branche eine hartnäckige Situation logische Definition Die Regel ist, dass in einem geschlossenen System äußere Bedingungen Bei unverändertem Zustand stellt sich mit der Zeit ein Gleichgewichtszustand ein. Und die darin ablaufenden Prozesse kompensieren sich ausnahmslos.

Eine weitere Regel der Thermodynamik bestätigt den Wunsch eines Systems, das aus einer riesigen Anzahl von Teilchen besteht, die durch chaotische Bewegung gekennzeichnet sind, unabhängig von Zuständen, die für das System weniger wahrscheinlich sind, in wahrscheinlichere überzugehen.

Und das Gay-Lussac-Gesetz (auch so genannt) besagt, dass für ein Gas einer bestimmten Masse unter stabilen Druckbedingungen das Ergebnis der Division seines Volumens durch Absolute Temperatur wird sicherlich ein konstanter Wert.

Ein anderer wichtige Regel Für diese Branche gilt der erste Hauptsatz der Thermodynamik, der auch als Prinzip der Erhaltung und Umwandlung von Energie bezeichnet wird thermodynamisches System. Ihm zufolge wird jede dem System zugeführte Wärmemenge ausschließlich für seine Metamorphose aufgewendet innere Energie und die Ausführung von Arbeiten durch sie in Bezug auf alle bestehenden äußere Kräfte. Dieses Muster wurde zur Grundlage für die Gestaltung des Betriebsschemas von Wärmekraftmaschinen.

Ein weiteres Gasgesetz ist das Charles-Gesetz. Es besagt, dass der Druck einer bestimmten Masse größer ist ideales Gas unter Bedingungen der Aufrechterhaltung eines konstanten Volumens, desto höher ist seine Temperatur.

Elektrizität

Die 10. Schulstufe vermittelt jungen Wissenschaftlern interessante Grundgesetze der Physik. Zu diesem Zeitpunkt werden die wichtigsten Naturprinzipien und Handlungsmuster untersucht elektrischer Strom sowie andere Nuancen.

Das Amperesche Gesetz besagt beispielsweise, dass parallel geschaltete Leiter, die Strom in die gleiche Richtung führen, sich zwangsläufig gegenseitig anziehen, und zwar in diesem Fall entgegengesetzten Richtung Strom bzw. abstoßen. Manchmal wird derselbe Name verwendet physikalisches Gesetz, die die Kraft bestimmt, die in einem vorhandenen Magnetfeld auf einen kleinen Abschnitt eines aktuell stromführenden Leiters wirkt. So nennen sie es – die Ampere-Kraft. Diese Entdeckung wurde von einem Wissenschaftler in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts (nämlich im Jahr 1820) gemacht.

Das Gesetz der Ladungserhaltung ist eines davon Grundprinzipien Natur. Es steht dass algebraische Summe alle elektrischen Ladungen, die in elektrischen Anlagen entstehen Isoliertes System, bleibt immer erhalten (wird konstant). Dennoch schließt dieses Prinzip die Entstehung neuer geladener Teilchen in solchen Systemen als Folge bestimmter Prozesse nicht aus. Immer noch üblich elektrische Ladung aller neu gebildeten Teilchen muss auf jeden Fall gleich Null sein.

Das Coulombsche Gesetz ist eines der wichtigsten Gesetze der Elektrostatik. Es drückt das Prinzip der Wechselwirkungskraft zwischen stationären Punktladungen aus und erklärt die quantitative Berechnung des Abstands zwischen ihnen. Das Coulombsche Gesetz ermöglicht es, die Grundprinzipien der Elektrodynamik experimentell zu belegen. Es heißt, dass das unbewegliche Punktgebühren sicherlich mit einer Kraft miteinander interagieren, die umso höher ist, je höher mehr Arbeit ihre Größen und dementsprechend je kleiner die weniger quadratisch Abstände zwischen den betrachteten Ladungen und dem Medium, in dem die beschriebene Wechselwirkung auftritt.

Das Ohmsche Gesetz ist eines der Grundprinzipien der Elektrizität. Es besagt, dass die Stärke des einwirkenden Gleichstroms umso größer ist bestimmten Bereich Stromkreis, desto größer ist die Spannung an seinen Enden.

Sie nennen das Prinzip, das es ermöglicht, die Richtung eines Stroms in einem Leiter zu bestimmen, der sich unter Einflussbedingungen bewegt Magnetfeld in gewisser Weise. Dazu müssen Sie den Pinsel positionieren rechte Hand so dass die Linien der magnetischen Induktion im übertragenen Sinne die offene Handfläche berühren, und Daumen in Bewegungsrichtung des Leiters ziehen. In diesem Fall bestimmen die verbleibenden vier gestreckten Finger die Bewegungsrichtung des Induktionsstroms.

Dieses Prinzip hilft auch, die genaue Position der magnetischen Induktionslinien eines geraden, stromführenden Leiters zu einem bestimmten Zeitpunkt herauszufinden. Das geht so: Platzieren Sie den Daumen der rechten Hand so, dass er zeigt, und greifen Sie im übertragenen Sinne mit den anderen vier Fingern den Leiter. Die Lage dieser Finger wird verdeutlicht genaue Richtung Linien der magnetischen Induktion.

Prinzip Elektromagnetische Induktion ist ein Muster, das den Betriebsprozess von Transformatoren, Generatoren und Elektromotoren erklärt. Dieses Gesetz lautet wie folgt: In einem geschlossenen Regelkreis ist die Änderungsrate des magnetischen Flusses umso größer, je größer die erzeugte Induktion ist.

Optik

Der Zweig Optik spiegelt auch einen Teil des Schullehrplans wider (Grundgesetze der Physik: Klassen 7-9). Daher sind diese Prinzipien nicht so schwer zu verstehen, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Ihr Studium bringt nicht nur zusätzliches Wissen mit sich, sondern besseres Verstehen umgebende Realität. Die Grundgesetze der Physik, die auf das Studium der Optik zurückgeführt werden können, sind folgende:

1. Guynes-Prinzip. Mit dieser Methode kann die genaue Position der Wellenfront in jedem Bruchteil einer Sekunde effektiv bestimmt werden. Sein Wesen ist wie folgt: alle Punkte, die auf dem Weg der Wellenfront liegen einen gewissen Anteil Sekunden werden im Wesentlichen selbst zu Quellen sphärischer Wellen (sekundär), während die Platzierung der Wellenfront im gleichen Sekundenbruchteil mit der Oberfläche identisch ist, die sich um alle sphärischen Wellen biegt (sekundär). Dieses Prinzip Wird verwendet, um bestehende Gesetze im Zusammenhang mit der Lichtbrechung und -reflexion zu erklären.
2. Das Huygens-Fresnel-Prinzip spiegelt wider effektive Methode Lösung von Problemen im Zusammenhang mit der Wellenausbreitung. Er hilft beim Erklären elementare Aufgaben im Zusammenhang mit der Lichtbeugung.
3. Wellen Anwendbar in gleichermaßen und zur Reflexion im Spiegel. Sein Wesen besteht darin, dass sowohl der einfallende als auch der reflektierte Strahl sowie die vom Einfallspunkt des Strahls ausgehende Senkrechte in einer einzigen Ebene liegen. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass der Winkel, in dem der Strahl einfällt, immer absolut ist gleich Winkel Brechung.
4. Das Prinzip der Lichtbrechung. Dies ist eine Änderung der Flugbahn Elektromagnetische Welle(Licht) im Moment der Bewegung von einem homogenen Medium in ein anderes, das sich in einer Reihe von Brechungsindizes erheblich vom ersten unterscheidet. Die Geschwindigkeit der Lichtausbreitung ist in ihnen unterschiedlich.
5. Gesetz geradlinige Ausbreitung Sweta. Im Kern handelt es sich um ein gebietsbezogenes Gesetz geometrische Optik und lautet wie folgt: In jedem homogenen Medium (unabhängig von seiner Beschaffenheit) breitet sich Licht streng geradlinig über die kürzeste Distanz aus. Dieses Gesetz erklärt die Entstehung von Schatten auf einfache und verständliche Weise.

Atom- und Kernphysik

Grundgesetze Quantenphysik, sowie die Grundlagen der Atom- und Kernphysik habe im Gymnasium studiert weiterführende Schule und höhere Bildungseinrichtungen.

Somit stellen Bohrs Postulate eine Reihe grundlegender Hypothesen dar, die zur Grundlage der Theorie wurden. Sein Wesen besteht darin, dass jedes Atomsystem nur in stabil bleiben kann stationäre Zustände. Jede Emission oder Absorption von Energie durch ein Atom erfolgt zwangsläufig nach dem Prinzip, dessen Kern wie folgt lautet: Mit dem Transport verbundene Strahlung wird monochromatisch.

Diese Postulate beziehen sich auf den Standardlehrplan für das Studium der Grundgesetze der Physik (Klasse 11). Ihre Kenntnisse sind für einen Absolventen zwingend erforderlich.

Grundlegende Gesetze der Physik, die eine Person kennen sollte

Manche physikalische Prinzipien Obwohl sie zu einem der Zweige dieser Wissenschaft gehören, sind sie dennoch allgemeiner Natur und sollten jedem bekannt sein. Lassen Sie uns die Grundgesetze der Physik auflisten, die eine Person kennen sollte:

• Archimedisches Gesetz (gilt für die Bereiche Hydro- und Aerostatik). Es bedeutet, dass jeder Körper, in den man eingetaucht ist gasförmiger Stoff oder in eine Flüssigkeit hinein, wirkt eine Art Auftriebskraft, die sicherlich senkrecht nach oben gerichtet ist. Diese Kraft ist numerisch immer gleich dem Gewicht der vom Körper verdrängten Flüssigkeit oder des Gases.
• Eine andere Formulierung dieses Gesetzes lautet wie folgt: Ein Körper, der in ein Gas oder eine Flüssigkeit eingetaucht ist, verliert mit Sicherheit so viel Gewicht wie die Masse der Flüssigkeit oder des Gases, in die er eingetaucht war. Dieses Gesetz wurde zum Grundpostulat der Theorie der schwimmenden Körper.
• Gesetz universelle Schwerkraft(entdeckt von Newton). Sein Wesen besteht darin, dass absolut alle Körper sich zwangsläufig mit einer Kraft anziehen, die umso größer ist, je größer das Produkt der Massen dieser Körper ist, und dementsprechend umso kleiner, je kleiner das Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist.

Dies sind die 3 Grundgesetze der Physik, die jeder kennen sollte, der die Funktionsweise der umgebenden Welt und die Besonderheiten der darin ablaufenden Prozesse verstehen möchte. Das Funktionsprinzip ist ganz einfach zu verstehen.

Der Wert solchen Wissens

Die Grundgesetze der Physik müssen in der Wissensbasis eines Menschen vorhanden sein, unabhängig von seinem Alter und der Art seiner Tätigkeit. Sie spiegeln den Existenzmechanismus der gesamten heutigen Realität wider und sind im Wesentlichen die einzige Konstante in einer sich ständig verändernden Welt.

Grundgesetze und Konzepte der Physik eröffnen neue Möglichkeiten für das Studium der Welt um uns herum. Ihr Wissen hilft, den Mechanismus der Existenz des Universums und der Bewegung aller zu verstehen kosmische Körper. Es macht uns zu mehr als nur Spionen tägliche Ereignisse und Prozesse, sondern ermöglicht es, sich ihrer bewusst zu werden. Wenn ein Mensch die Grundgesetze der Physik, also alle Prozesse, die um ihn herum ablaufen, klar versteht, erhält er die Möglichkeit, sie auf die effektivste Weise zu kontrollieren, Entdeckungen zu machen und dadurch sein Leben angenehmer zu gestalten.

Ergebnisse

Manche sind gezwungen, sich für das Einheitliche Staatsexamen eingehend mit den Grundgesetzen der Physik zu befassen, andere aus beruflichen Gründen und wieder andere aus wissenschaftlicher Neugier. Unabhängig von den Zielen des Studiums dieser Wissenschaft ist der Nutzen der gewonnenen Erkenntnisse kaum zu überschätzen. Es gibt nichts Befriedigenderes, als die grundlegenden Mechanismen und Existenzmuster der Welt um uns herum zu verstehen.

Bleiben Sie nicht gleichgültig – entwickeln Sie sich weiter!

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