Trong những năm qua, một điều mà các nhà khoa học đã phát hiện ra là thiên nhiên nói chung phức tạp hơn chúng ta tưởng. Các định luật vật lý được coi là cơ bản, mặc dù nhiều trong số chúng đề cập đến các hệ thống lý thuyết hoặc lý thuyết hóa khó tái tạo trong thế giới thực.
Giống như các lĩnh vực khoa học khác, các định luật vật lý mới xây dựng hoặc sửa đổi các định luật và nghiên cứu lý thuyết hiện có. Thuyết tương đối của Albert Einstein , mà ông đã phát triển vào đầu thế kỷ 20, dựa trên các lý thuyết do Ngài Isaac Newton phát triển lần đầu tiên hơn 200 năm trước đó.
Định luật vạn vật hấp dẫn
Công trình đột phá về vật lý của Sir Isaac Newton được xuất bản lần đầu tiên vào năm 1687 trong cuốn sách ” Các nguyên tắc toán học của triết học tự nhiên “, thường được gọi là “The Principia”. Trong đó, ông vạch ra các lý thuyết về lực hấp dẫn và chuyển động. Định luật vật lý của ông về trọng lực phát biểu rằng một vật thể hút một vật thể khác theo tỷ lệ thuận với khối lượng tổng hợp của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
ba định luật chuyển động
Ba định luật về chuyển động của Newton , cũng được tìm thấy trong “The Principia”, chi phối cách chuyển động của các vật thể thay đổi. Chúng xác định mối quan hệ cơ bản giữa gia tốc của một vật và các lực tác dụng lên nó.
- Quy tắc thứ nhất : Một vật sẽ đứng yên hoặc ở trạng thái chuyển động thẳng đều trừ khi trạng thái đó bị thay đổi bởi ngoại lực.
- Quy tắc thứ hai : lực bằng với sự thay đổi của động lượng (khối lượng nhân với vận tốc) theo thời gian. Nói cách khác, tốc độ thay đổi tỷ lệ thuận với lượng lực tác dụng.
- Quy tắc thứ ba : Đối với mọi hành động trong tự nhiên đều có phản ứng bình đẳng và ngược lại.
Cùng với nhau, ba nguyên tắc mà Newton đã mô tả này tạo thành cơ sở của cơ học cổ điển, mô tả cách các vật thể hoạt động dưới tác động của ngoại lực.
Bảo toàn khối lượng và năng lượng
Albert Einstein đã giới thiệu phương trình nổi tiếng E = mc 2 của mình trong một ấn phẩm năm 1905 có tiêu đề “Về điện động lực học của các vật thể đang chuyển động.” Bài báo trình bày thuyết tương đối hẹp của ông, dựa trên hai tiên đề:
- Nguyên lý tương đối : Các định luật vật lý là như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính.
- Nguyên lý bất biến của tốc độ ánh sáng : Ánh sáng luôn truyền trong chân không với một tốc độ xác định, tốc độ này không phụ thuộc vào trạng thái chuyển động của vật thể phát ra.
Nguyên tắc đầu tiên chỉ đơn giản nói rằng các định luật vật lý áp dụng như nhau cho mọi người trong mọi tình huống. Nguyên tắc thứ hai là quan trọng nhất. Nó quy định rằng tốc độ ánh sáng trong chân không là không đổi . Không giống như tất cả các dạng chuyển động khác, nó không được đo khác nhau đối với những người quan sát trong các hệ quy chiếu quán tính khác nhau.
Định luật nhiệt động lực học
Các định luật nhiệt động học thực chất là biểu hiện cụ thể của định luật bảo toàn khối lượng – năng lượng vì nó liên quan đến các quá trình nhiệt động lực học. Lĩnh vực này lần đầu tiên được khám phá vào những năm 1650 bởi Otto von Guericke ở Đức và Robert Boyle và Robert Hooke ở Anh. Ba nhà khoa học đã sử dụng máy bơm chân không, do von Guericke tiên phong, để nghiên cứu các nguyên lý về áp suất, nhiệt độ và thể tích.
- Định luật Zeroeth của Nhiệt động lực học làm cho khái niệm nhiệt độ trở nên khả thi .
- Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học thể hiện mối quan hệ giữa năng lượng bên trong, nhiệt bổ sung và công việc trong một hệ thống.
- Định luật thứ hai của nhiệt động lực học liên quan đến dòng nhiệt tự nhiên trong một hệ thống kín.
- Định luật thứ ba của nhiệt động lực học phát biểu rằng không thể tạo ra một quá trình nhiệt động lực học hiệu quả hoàn hảo.
định luật tĩnh điện
Hai định luật vật lý chi phối mối quan hệ giữa các hạt mang điện và khả năng tạo ra lực tĩnh điện và trường tĩnh điện của chúng.
- Định luật Coulomb được đặt theo tên của Charles-Augustin Coulomb, một nhà nghiên cứu người Pháp làm việc vào thế kỷ 18. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với độ lớn của mỗi điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm của chúng. Nếu các vật có cùng điện tích, dương hoặc âm, chúng sẽ đẩy nhau. Nếu chúng mang điện tích trái dấu thì chúng sẽ hút nhau.
- Định luật Gauss được đặt theo tên của Carl Friedrich Gauss, một nhà toán học người Đức làm việc vào đầu thế kỷ 19. Định luật này phát biểu rằng thông lượng thuần của điện trường qua một bề mặt kín tỉ lệ với điện tích kèm theo. Gauss đề xuất các định luật tương tự liên quan đến từ tính và điện từ nói chung.
Ngoài vật lý cơ bản
Trong lĩnh vực thuyết tương đối và cơ học lượng tử , các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các định luật này vẫn được áp dụng, mặc dù cách giải thích của chúng cần một số tinh chỉnh để áp dụng, dẫn đến các lĩnh vực như điện tử lượng tử và lực hấp dẫn lượng tử.
