Základné fyzikálne konštanty

Príklady, kedy sa môžu použiť

Artur Debat/Getty Images

Fyzika je opísaná v jazyku matematiky a rovnice tohto jazyka využívajú širokú škálu fyzikálne konštanty . Vo veľmi reálnom zmysle, hodnoty týchto fyzikálnych konštánt definujú našu realitu. Vesmír, v ktorom by boli iní, by sa radikálne zmenil od toho, ktorý obývame.

Objavovanie konštánt

Ku konštantám sa vo všeobecnosti dospeje pozorovaním, buď priamo (ako keď sa meria náboj elektrónu alebo rýchlosť svetla), alebo opísaním vzťahu, ktorý je merateľný a následným odvodením hodnoty konštanty (ako v prípade gravitačná konštanta). Všimnite si, že tieto konštanty sú niekedy zapísané v rôznych jednotkách, takže ak nájdete inú hodnotu, ktorá nie je úplne rovnaká ako tu, môže byť prevedená na inú množinu jednotiek.

Tento zoznam významných fyzikálnych konštánt – spolu s komentárom o tom, kedy sa používajú – nie je úplný. Tieto konštanty by vám mali pomôcť pochopiť, ako premýšľať o týchto fyzikálnych pojmoch.

Rýchlosť svetla

Dokonca predtým Albert Einstein prišiel fyzik James Clerk Maxwell opísal rýchlosť svetla vo voľnom priestore vo svojich známych rovniciach popisujúcich elektromagnetické polia. Ako Einstein vyvinul teória relativity Rýchlosť svetla sa stala relevantnou ako konštanta, ktorá je základom mnohých dôležitých prvkov fyzickej štruktúry reality.

c = 2,99792458 x 10⁸metrov za sekundu

Nabitie elektrónu

Moderný svet beží na elektrine a elektrický náboj elektrónu je najzákladnejšou jednotkou, keď hovoríme o správaní elektriny alebo elektromagnetizmu.

a = 1,602177 x 10^-19C

Gravitačná konštanta

Gravitačná konštanta bola vyvinutá ako súčasť zákon gravitácie vyvinutý Sir Isaac Newton . Meranie gravitačnej konštanty je bežný experiment, ktorý vykonávajú študenti úvodnej fyziky meraním gravitačnej príťažlivosti medzi dvoma objektmi.

G = 6,67259 x 10^{- jedenásť}Nm^dva/kg^dva

Planckova konštanta

Fyzik Max Planck začalo pole kvantová fyzika vysvetlením riešenia „ultrafialovej katastrofy“ pri skúmaní žiarenie čierneho telesa problém. Pritom definoval konštantu, ktorá sa stala známou ako Planckova konštanta, ktorá sa naďalej objavovala v rôznych aplikáciách počas revolúcie kvantovej fyziky.

h = 6,6260755 x 10^{-3. 4}J s

Avogadroovo číslo

Táto konštanta sa používa oveľa aktívnejšie v chémii ako vo fyzike, ale súvisí s počtom molekúl, ktoré sú obsiahnuté v jednej Krtko látky.

N_A = 6,022 x 10²³molekuly/mol

Plynová konštanta

Toto je konštanta, ktorá sa prejavuje v mnohých rovniciach súvisiacich so správaním plynov, ako je zákon ideálneho plynu ako súčasť kinetická teória plynov .

R = 8,314510 J/mol K

Boltzmannova konštanta

Táto konštanta, pomenovaná po Ludwigovi Boltzmannovi, spája energiu častice s teplotou plynu. Je to pomer plynovej konštanty R na číslo Avogadro N_A:

k = R / N_A = 1,38066 x 10-23 J/K

Hmotnosti častíc

Vesmír sa skladá z častíc a hmotnosti týchto častíc sa tiež objavujú na mnohých rôznych miestach počas štúdia fyziky. Aj keď je ich oveľa viac základné častice než len tieto tri, sú to najrelevantnejšie fyzikálne konštanty, s ktorými sa stretnete:

Hmotnosť elektrónu = m_a = 9,10939 x 10^-31kg

Neutrónová hmotnosť = m_n = 1,67262 x 10^-27kg

Protónová hmotnosť = m_p = 1,67492 x 10^-27kg

Povolenie voľného priestoru

Táto fyzikálna konštanta predstavuje schopnosť klasického vákua umožniť elektrické siločiary. Je tiež známy ako epsilon naught.

e₀= 8,854 x 10^-12C^dva/N m^dva

Coulombova konštanta

Permitivita voľného priestoru sa potom použije na určenie Coulombovej konštanty, čo je kľúčový znak Coulombovej rovnice, ktorá riadi silu vytvorenú interakciou elektrických nábojov.

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

Priepustnosť voľného priestoru

Podobne ako permitivita voľného priestoru, táto konštanta súvisí s magnetickými siločiarami povolenými v klasickom vákuu. Vstupuje do hry v Ampérovom zákone popisujúcom silu magnetických polí:

m ₀= 4 Pi x 10^-7Wb/A m