Βασικές φυσικές σταθερές στη φυσική

Η φυσική περιγράφεται στη γλώσσα των μαθηματικών και οι εξισώσεις αυτής της γλώσσας κάνουν χρήση μιας ευρείας γκάμας μαθημάτων φυσικές σταθερές. Με μια πολύ πραγματική έννοια, οι αξίες αυτών των φυσικών σταθερών ορίζουν την πραγματικότητά μας. Ένα σύμπαν στο οποίο ήταν διαφορετικά θα άλλαζε ριζικά από εκείνο που κατοικούμε.

Οι σταθερές γενικά φθάνουν με παρατήρηση, είτε άμεσα (όπως όταν κάποιος μετρά τη φόρτιση ενός ηλεκτρονίου ή την ταχύτητα του φωτός) ή περιγράφοντας μια σχέση που είναι μετρήσιμη και στη συνέχεια αποδίδοντας την τιμή της σταθεράς (όπως στην περίπτωση της σταθεράς βαρύτητας). Σημειώστε ότι αυτές οι σταθερές μερικές φορές γράφονται σε διαφορετικές μονάδες, οπότε αν βρείτε μια άλλη τιμή που δεν είναι ακριβώς η ίδια όπως είναι εδώ, μπορεί να έχει μετατραπεί σε άλλο σύνολο μονάδων.

Αυτός ο κατάλογος σημαντικών φυσικών σταθερών - μαζί με κάποια σχόλια για το πότε χρησιμοποιούνται - δεν είναι εξαντλητικός. Αυτές οι σταθερές θα πρέπει να σας βοηθήσουν να καταλάβετε πώς να σκεφτείτε αυτές τις φυσικές έννοιες.

Ακόμα και πριν Albert Einstein ήρθε μαζί, ο φυσικός James Clerk Maxwell είχε περιγράψει το ταχύτητα του φωτός σε ελεύθερο χώρο στις διάσημες εξισώσεις του που περιγράφουν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Όπως ο Αϊνστάιν ανέπτυξε το Θεωρία της σχετικότητας, η ταχύτητα του φωτός έγινε σχετική ως μια σταθερά που βασίζεται σε πολλά σημαντικά στοιχεία της φυσικής δομής της πραγματικότητας.

ντο = 2.99792458 χ 10⁸ μέτρα ανά δευτερόλεπτο

Ο σύγχρονος κόσμος λειτουργεί με ηλεκτρισμό και το ηλεκτρικό φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι η πιο θεμελιώδης μονάδα όταν μιλάμε για τη συμπεριφορά του ηλεκτρισμού ή του ηλεκτρομαγνητισμού.

μι = 1,602177 x 10^-19 ντο

Η βαρυτική σταθερά αναπτύχθηκε ως μέρος της ο νόμος της βαρύτητας αναπτύχθηκε από Ο Sir Isaac Newton. Η μέτρηση της σταθεράς βαρύτητας είναι ένα συνηθισμένο πείραμα που διεξάγεται από εισαγωγικούς μαθητές φυσικής μετρώντας τη βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων.

σολ = 6.67259 χ 10^-11 Ν m²/kg²

Φυσικός Max Planck ξεκίνησε το πεδίο του κβαντική φυσική εξηγώντας τη λύση στην "υπεριώδη καταστροφή" στην εξερεύνηση ακτινοβολία μαύρου σώματος πρόβλημα. Με αυτόν τον τρόπο, ορίστηκε μια σταθερά που έγινε γνωστή ως η σταθερά του Planck, η οποία συνέχισε να εμφανίζεται σε διάφορες εφαρμογές σε όλη την επανάσταση της κβαντικής φυσικής.

h = 6.6260755 χ 10^-34 J s

Αυτή η σταθερά χρησιμοποιείται πολύ πιο ενεργά στη χημεία παρά στη φυσική, αλλά σχετίζεται με τον αριθμό των μορίων που περιέχονται σε μία ΕΛΙΑ δερματος ουσίας.

Ν_ΕΝΑ = 6.022 χ 10²³ μόρια / mol

Αυτή είναι μια σταθερά που εμφανίζεται σε πολλές εξισώσεις που σχετίζονται με τη συμπεριφορά αερίων, όπως ο νόμος για το ιδανικό αέριο ως μέρος της κινητική θεωρία των αερίων.

R = 8.314510 J / mol Κ

Ονομάστηκε από τον Ludwig Boltzmann, αυτή η σταθερά σχετίζεται με την ενέργεια ενός σωματιδίου στη θερμοκρασία ενός αερίου. Είναι η αναλογία του σταθερού αερίου R στον αριθμό του Avogadro Ν_ΕΝΑ:

κ = R / Ν_ΕΝΑ = 1.38066 χ 10-23 J / K

Το σύμπαν αποτελείται από σωματίδια και οι μάζες αυτών των σωματιδίων εμφανίζονται επίσης σε πολλά διαφορετικά μέρη καθ 'όλη τη διάρκεια της μελέτης της φυσικής. Αν και υπάρχουν πολλά περισσότερα βασικά σωματίδια από αυτά ακριβώς τα τρία, είναι οι πιο συναφείς φυσικές σταθερές που θα συναντήσετε:

Ηλεκτρονική μάζα = m_μι = 9,10939 x 10^-31 κιλό

Μάζα νετρονίων = m_n = 1,67262 χ 10^-27 κιλό

Μάζα πρωτονίων = Μ_Π = 1,67492 χ 10^-27 κιλό

Αυτή η φυσική σταθερά αντιπροσωπεύει την ικανότητα ενός κλασικού κενού να επιτρέπει γραμμές ηλεκτρικού πεδίου. Είναι επίσης γνωστό ως epsilon naught.

ε₀ = 8.854 x 10^-12 ντο²/ N m²

Η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να καθορίσει τη σταθερά Coulomb, ένα βασικό χαρακτηριστικό της εξίσωσης του Coulomb που διέπει τη δύναμη που δημιουργείται από την αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών φορτίων.

κ = 1/(4πε₀) = 8,987 χ 10⁹ Ν m²/ΝΤΟ²

Παρόμοια με τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου, αυτή η σταθερά σχετίζεται με τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που επιτρέπονται σε ένα κλασικό κενό. Εμφανίζεται στο νόμο του Αμπερ που περιγράφει τη δύναμη των μαγνητικών πεδίων:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m