Temeljne fizičke konstante u fizici

Fizika je opisana jezikom matematike, a jednadžbe ovog jezika koriste širok spektar fizičke konstante. U vrlo stvarnom smislu vrijednosti ovih fizičkih konstanta definiraju našu stvarnost. Svemir u kojem su bili različiti bio bi radikalno izmijenjen od onog u kojem živimo.

Do konstanti se obično dolazi promatranjem bilo izravno (kao kad se mjeri naboj elektrona ili brzina svjetlosti) ili opisom odnosa koji je mjerljiv i potom izvode vrijednost konstante (kao u slučaju gravitacijske konstante). Imajte na umu da su ove konstante ponekad napisane u različitim jedinicama, pa ako nađete drugu vrijednost koja nije potpuno ista kao ovdje, mogu se pretvoriti u drugi skup jedinica.

Popis značajnih fizičkih konstanti⁠ - zajedno s nekim komentarima o tome kada se koriste⁠ - nije iscrpan. Ove konstante trebaju vam pomoći da shvatite kako razmišljati o tim fizičkim pojmovima.

Čak prije Albert Einstein došao je fizičar James Clerk Maxwell brzina svjetlosti u slobodnom prostoru u njegovim poznatim jednadžbama koje opisuju elektromagnetska polja. Dok je Einstein razvijao taj

c = 2.99792458 x 10⁸ metara u sekundi

Suvremeni svijet radi na struju, a električni naboj elektrona najosnovnija je jedinica kada govorimo o ponašanju struje ili elektromagnetizma.

e = 1.602177 x 10^-19 C

Gravitaciona konstanta razvijena je kao dio zakon gravitacije razvijen od Sir Isaac Newton. Mjerenje gravitacijske konstante uobičajeni je eksperiment koji su uvodni studenti fizike proveli mjerenjem gravitacijske privlačnosti između dva objekta.

G = 6.67259 x 10^-11 N m²/kg²

Fizičar Max Planck počelo polje od kvantna fizika objašnjenjem rješenja „ultraljubičaste katastrofe“ u istraživanju zračenje crna tijela problem. Pri tome je definirao konstantu koja je postala poznata kao Planckova konstanta, a koja se nastavila pojavljivati ​​u raznim primjenama tijekom revolucije kvantne fizike.

h = 6,6260755 x 10^-34 J s

Ta se konstanta mnogo aktivnije koristi u kemiji nego u fizici, ali odnosi broj molekula sadržanih u jednoj madež tvari.

N = 6.022 x 10²³ Molekule / mol

To je konstanta koja se prikazuje u mnogim jednadžbama vezanim uz ponašanje plinova, poput Zakona o idealnim plinovima kao dijela kinetička teorija plinova.

R = 8,314510 J / mol K

Nazvana po Ludwigu Boltzmannu, ta konstanta povezuje energiju čestice s temperaturom plina. To je omjer konstante plina R na Avogadrov broj N_A:

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

Svemir je sastavljen od čestica, a mase tih čestica također se pojavljuju na mnogo različitih mjesta tijekom proučavanja fizike. Iako ih ima puno više temeljne čestice nego samo ove tri, one su najrelevantnije fizičke konstante na koje ćete naići:

Masa elektrona = m_e = 9.10939 x 10^-31 kg

Neutronska masa = m_n = 1.67262 x 10^-27 kg

Protonska masa = m_p = 1.67492 x 10^-27 kg

Ova fizička konstanta predstavlja sposobnost klasičnog vakuuma da dopušta linije električnog polja. Poznat je i kao epsilon naught.

ε₀ = 8.854 x 10^-12 C²/ N m²

Dozvola slobodnog prostora zatim se koristi za određivanje Coulomb-ove konstante, ključne karakteristike Coulomb-ove jednadžbe koja upravlja snagom stvorenom interakcijom električnih naboja.

k = 1/(4πε₀) = 8.987 x 10⁹ N m²/ C²

Slično kao propusnost slobodnog prostora, ova se konstanta odnosi na magnetske linije dopuštene u klasičnom vakuumu. To se igra u zakonu Ampere koji opisuje silu magnetskog polja:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m