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Physik ist eine grundlegende Naturwissenschaft untersuchung der umgebenden Realität, wobei hauptsächlich die folgenden Aspekte behandelt werden: die grundlegenden Eigenschaften der Materie, die Struktur der Materie, die Wechselwirkungen zwischen ihren Bestandteilen sowie die Entwicklung der Materie in Raum und Zeit.
Diese Wissenschaft bildet die Grundlage für die anderen Naturwissenschaften (Chemie, Biologie, Geographie) und liefert die allgemeinen Gesetze, die das Universum auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene regieren.
In der Antike war alles Wissen über die damalige Welt in einer einzigen Wissenschaft enthalten, die Philosophie nach den Worten Griechisch
philo Liebe
sophia Weisheit
philosophie das heißt also liebe zur Weisheit.
Aus diesem globalen Wissen entstand zuerst naturphilosophie, die sich ausschließlich der Erklärung von Phänomenen in der Umwelt widmet.
Die moderne Physik hat sich seit dem 16. bis 17. Jahrhundert entwickelt, als Wissenschaftler wie Galileo Galilei und Isaac Newton verstanden sie, dass die Natur nicht nur philosophisch zu betrachten ist, und führten eine Untersuchungsmethode ein, die auf Experimenten und der Beschreibung von Phänomenen durch Gesetze basiert, die in der universellen Sprache der Mathematik ausgedrückt werden.
Wie jede Wissenschaft basiert die Physik nicht auf Meinungen, sondern auf einem rigorosen Algorithmus namens wissenschaftliche Methode. Es umfasst die folgenden grundlegenden Schritte:
Beobachtung ➔ Formulierung der Hypothese Experimental ➔ Verification ➔ Statement of Law
Beobachtung das sorgfältige Auffinden und Aufzeichnen eines Phänomens, wie es in der Natur vorkommt.
Annahme: eine logische Annahme oder eine vorläufige Erklärung zu formulieren, die versucht, die Frage zu beantworten: "Warum passiert dieses Phänomen?"
Verifizierung (Experiment): reproduktion des Phänomens unter kontrollierten Laborbedingungen, genaue Messungen, um zu sehen, ob die Hypothese bestätigt oder widerlegt wird.
Physikalisches Gesetz: Bestätigen wiederholte Experimente die Hypothese, wird sie zu einem physikalisches Gesetz, Das heißt, die eine universelle mathematische Beziehung, die das Phänomen beschreibt.
Bemerkung: Die in der Hand gelassenen Objekte fallen, das heißt, sie gehen in Richtung Erde.
Szenarium Es wurde angenommen, dass die Erde eine unsichtbare Anziehungskraft auf alle Körper ausübt.
Überprüfen: Körper unterschiedlicher Massen werden in verschiedenen Umgebungen (einschließlich Vakuum) abgeworfen, um die Fallzeit und Beschleunigung zu messen.
Gesetz Die Gültigkeit der Hypothese wurde demonstriert, indem Das Gesetz der universellen Anziehung newton und die Gleichungen der gleichmäßig variierten geradlinigen Bewegung für den freien Fall.
Im Laufe der Zeit entwickelt sich die Wissenschaft (Wissen wird angereichert), sie wird validiert (wissenschaftliche Theorien werden immer bestätigt, gegebenenfalls korrigiert) und natürlich wird sie in der Praxis in verschiedenen technischen Bereichen angewendet (weil dies ihr Nutzen ist).
Diese Entwicklung basiert auf zwei Methoden:
1. Induktive Methode (besonders allgemein)
Induktion ist die Methode, mit der man von kleine Beobachtungen, Sonderfälle oder wiederholte Experimente und zeichnen darauf aufbauend eine allgemeines Fazit (ein Gesetz, das für alle ähnlichen Fälle gilt). Sie liegt der entdeckung neue Gesetze.
Anmerkung 1 Das Erhitzen eines Eisenstabs dehnt sich aus (vergrößert seine Größe, sein Volumen).
Anmerkung 2 Auch ein Stück Kupfer dehnt sich aus, aber anders.
Anmerkung 3 Auch Aluminium expandiert.
Allgemeines Fazit (Gesetz): Alle Metalle dehnen sich beim Erhitzen aus. (Verschoben von ein paar Beispielen zu einer universellen Regel).
2. Die deduktive Methode; (allgemein bis insbesondere)
Abzug funktioniert umgekehrt: Es beginnt von einem allgemeines Recht bereits bekannt und es gilt für eine sonderfall zu antizipieren, was passieren wird. Sie liegt der problemlösung, praktische Anwendungen und wissenschaftliche Prognosen.
Allgemeine Prämisse (Recht): Wir wissen bereits, dass sich alle Metalle beim Erhitzen ausdehnen.
Sonderfall: Gold ist ein Metall.
Deduktive Schlussfolgerung: Daher verlängert sich ein Golddraht durch Erhitzen. (Der Golddraht wurde nicht mehr im Labor getestet, sondern nur noch aus dem allgemeinen Recht abgeleitet).
In der wissenschaftlichen Forschung ergänzen sich die beiden Methoden:
Besondere Experimente ➔ Induktion Allgemeines ➔ Recht ➔ Abzug ➔ Vorhersagen für neue Fälle
Per Induktion (Beobachtung der Bewegung von Körpern, einschließlich Himmelskörpern, und Durchführung von Experimenten), entdeckte Newton Das Gesetz der universellen Anziehung.
Per rückschluss (unter Verwendung der mathematischen Formel dieses verallgemeinerten Gesetzes) berechneten Astronomen genau die Umlaufbahn von Neptun, bevor jemand sie tatsächlich durch das Teleskop sah.
Man kann sagen
Induktive Methode repräsentiert die Art und Weise, in der sich die Wissenschaft von bestimmten Tatsachen und Experimenten zur Verkündung allgemeiner Gesetze (Entdeckung von Regeln) entwickelt.
Die deduktive Methode; ist die Anwendung allgemeiner Gesetze und mathematischer Formeln zur Erklärung oder Berechnung des Verhaltens eines bestimmten Körpers (Anwendung von Regeln auf Probleme).
Überall in der Physikbutter only 7 grundgrößen:
|
physische Größe |
das übliche Symbol |
sI Maßeinheit |
|
Länge |
L |
m (Meter) |
|
der Tisch |
M |
kg (Kilogramm) |
|
Zeit |
T |
s (Sekunde) |
|
Menge des Stoffes |
º |
kmol (kilomol) |
|
Temperatur |
T |
K (Kelvin) |
|
stromstärke |
I |
A (Ampere) |
|
lichtstärke |
I |
cd (Candela) |
wobei SI bedeutet Internationale System.
Physikalische Größen können in zwei Kategorien unterteilt werden: Skalierung und vektoriell.
Skalare physikalische Größen kann nur durch einen einzigen Wert und die zugehörige Maßeinheit angegeben werden.
Physikalische Vektorgrößen erfordert zusätzlich die Angabe einer Richtung und einer Bedeutung oder kann durch einen Satz von Zahlenwerten und Maßeinheiten ausgedrückt werden.
Basierend auf diesen 7 Grundgrößen kann eine höhere Anzahl von abgeleitete Größenwie zum Beispiel:
|
0.65 ml (200 µg/ml) |
das übliche Symbol |
dimensionsformel |
sI Maßeinheit |
größentyp |
|
ARIA |
S |
S=L2 |
m2 Quadratmeter |
waage |
|
Thr. |
V |
V=L3 |
m3 Kubikmeter |
waage |
|
Dichte |
ρ |
ρ=L-3-M |
kg/m3 |
waage |
|
Gang |
v |
v=L∙T-1 |
m/s |
vektoriell |
|
Beschleunigung |
a |
a=L∙T-2- |
m/s2 |
vektoriell |
|
kraft |
F |
F=L∙M∙T-2- |
N (Newton oder kg·m/s2) |
vektoriell |
|
zul. |
p |
p=L-1M/T-2- |
Pa (Pascal oder N/m2) |
waage |
|
impuls |
p |
p=L∙M∙T-1 |
kg·m/s |
vektoriell |
|
Drehmoment |
M |
M=L2M/T-2- |
n/m |
vektoriell |
|
drehimpuls |
L |
L/L2M/T-1 |
kg/m2S |
vektoriell |
|
Mechanische Arbeit. |
L |
L/L2M/T-2- |
J (Joule) |
waage |
|
Energie, |
E |
e L.2M/T-2- |
J (Joule) |
waage |
Dimensionsformeln zeigen, dass abgeleitete Größen nach Grundgrößen durch eine Beziehung der Form ausgedrückt werden können: LαMβtγ , wobei α, β, γ Exponenten sind, die im Allgemeinen positiv, negativ, null, ganzzahlig oder nicht sein können.
