Podstawowe stałe fizyczne

Przykłady, kiedy mogą być używane

Artur Debata/Getty Images

Fizyka jest opisana językiem matematyki, a równania tego języka wykorzystują szeroką gamę stałe fizyczne . W bardzo realnym sensie wartości tych stałych fizycznych określają naszą rzeczywistość. Wszechświat, w którym się różnili, byłby radykalnie odmieniony od tego, w którym żyjemy.

Odkrywanie stałych

Stałe są na ogół ustalane przez obserwację, albo bezpośrednio (np. gdy mierzy się ładunek elektronu lub prędkość światła), albo opisując zależność, która jest mierzalna, a następnie wyprowadzając wartość stałej (jak w przypadku stała grawitacyjna). Zauważ, że te stałe są czasami zapisywane w różnych jednostkach, więc jeśli znajdziesz inną wartość, która nie jest dokładnie taka sama jak tutaj, mogła zostać przekonwertowana na inny zestaw jednostek.

Ta lista znaczących stałych fizycznych – wraz z pewnym komentarzem, kiedy są używane – nie jest wyczerpująca. Te stałe powinny pomóc ci zrozumieć, jak myśleć o tych fizycznych koncepcjach.

Prędkość światła

Nawet wcześniej Alberta Einsteina pojawił się, fizyk James Clerk Maxwell opisał: prędkość światła w wolnej przestrzeni w jego słynnych równaniach opisujących pola elektromagnetyczne. Jak Einstein opracował teoria względności , prędkość światła stała się istotna jako stała, która leży u podstaw wielu ważnych elementów fizycznej struktury rzeczywistości.

c = 2,99792458 x 10⁸metrów na sekundę

ładunek elektronu

Współczesny świat działa na elektryczność, a ładunek elektryczny elektronu jest najbardziej podstawową jednostką, gdy mówimy o zachowaniu elektryczności lub elektromagnetyzmu.

oraz = 1,602177 x 10^-19C

Stała grawitacyjna

Stała grawitacyjna została opracowana w ramach projektu prawo grawitacji opracowany przez Sir Isaac Newton . Pomiar stałej grawitacyjnej jest powszechnym eksperymentem przeprowadzanym przez początkujących studentów fizyki poprzez pomiar przyciągania grawitacyjnego między dwoma obiektami.

G = 6,67259 x 10^-jedenaścieNm^dwa/kg^dwa

Stała Plancka

Fizyk Max Planck rozpoczął dziedzinę Fizyka kwantowa wyjaśniając rozwiązanie „katastrofy ultrafioletowej” w eksploracji promieniowanie ciała doskonale czarnego problem. W ten sposób zdefiniował stałą, która stała się znana jako stała Plancka, która nadal pojawiała się w różnych zastosowaniach podczas rewolucji w fizyce kwantowej.

h = 6,6260755 x 10^-3.4Js

Numer Avogadro

Ta stała jest znacznie aktywniej wykorzystywana w chemii niż w fizyce, ale wiąże się z liczbą cząsteczek zawartych w jednej kret substancji.

N_A = 6,022 x 10²³cząsteczki/mol

Stała gazowa

Jest to stała, która pojawia się w wielu równaniach związanych z zachowaniem gazów, takich jak prawo gazu doskonałego jako część teoria kinetyczna gazów .

R = 8,314510 J/mol K

Stała Boltzmanna

Ta stała, nazwana na cześć Ludwiga Boltzmanna, wiąże energię cząstki z temperaturą gazu. Jest to stosunek stałej gazowej R na numer Avogadro N_A:

k = R / N_A = 1.38066 x 10-23 J/K

Masy cząstek

Wszechświat składa się z cząstek, a masy tych cząstek pojawiają się również w wielu różnych miejscach w badaniach fizyki. Chociaż jest ich o wiele więcej cząstki podstawowe niż tylko te trzy, są one najbardziej istotnymi stałymi fizycznymi, z którymi się spotkasz:

Masa elektronów = m_oraz = 9.10939 x 10^-31kg

Masa neutronów = m_n = 1,67262 x 10^-27kg

Masa protonu = m_p = 1,67492 x 10^-27kg

Przepuszczalność wolnej przestrzeni

Ta stała fizyczna reprezentuje zdolność klasycznej próżni do dopuszczenia linii pola elektrycznego. Znany jest również jako epsilon nic.

mi₀= 8,854 x 10^-12C^dwa/N m^dwa

Stała Coulomba

Przenikalność elektryczna wolnej przestrzeni jest następnie wykorzystywana do wyznaczenia stałej Coulomba, kluczowej cechy równania Coulomba, które rządzi siłą wytworzoną przez oddziałujące ładunki elektryczne.

k = 1/(4 p₀ ) = 8,987 x 10⁹Nm^dwa/C^dwa

Przepuszczalność wolnej przestrzeni

Podobnie jak przenikalność w wolnej przestrzeni, ta stała odnosi się do linii pola magnetycznego dozwolonego w klasycznej próżni. Wchodzi w grę w prawie Ampere'a opisującym siłę pól magnetycznych:

m ₀= 4 Liczba Pi x 10^-7Wb/A m