Constante fizice fundamentale

Fizica este descrisă în limbajul matematicii, iar ecuațiile acestui limbaj folosesc o gamă largă de constante fizice. Într-un sens foarte real, valorile acestor constante fizice ne definesc realitatea. Un univers în care erau diferite ar fi modificat radical de cel pe care îl locuim.

Descoperirea constantelor

Constanțele sunt, în general, atinse prin observare, fie direct (ca atunci când se măsoară sarcina unui electron sau viteza luminii) sau prin descrierea unei relații care poate fi măsurabilă și apoi se derivă valoarea constantei (ca în cazul constantă gravitațională). Rețineți că aceste constante sunt uneori scrise în diferite unități, deci dacă găsiți o altă valoare care nu este exact aceeași cu cea de aici, este posibil să fi fost convertită într-un alt set de unități.

Această listă de constante fizice semnificative - cu unele comentarii cu privire la utilizarea lor - nu este exhaustivă. Aceste constante ar trebui să vă ajute să înțelegeți cum să vă gândiți la aceste concepte fizice.

Viteza luminii

Chiar înainte ca Albert Einstein să vină, fizicianul James Clerk Maxwell a descris viteza luminii în spațiul liber în ecuațiile sale celebre care descriu câmpurile electromagnetice. Pe măsură ce Einstein a dezvoltat teoria relativității, viteza luminii a devenit relevantă ca o constantă care stă la baza multor elemente importante ale structurii fizice a realității.

c = 2.99792458 x 10⁸ metri pe secundă 

Sarcina de electroni

Lumea modernă funcționează pe electricitate, iar sarcina electrică a unui electron este cea mai fundamentală unitate când vorbim despre comportamentul electricității sau electromagnetismului.

e = 1.602177 x 10^-19 C

Constanța gravitațională

Constanta gravitațională a fost dezvoltată ca parte a legii gravitației dezvoltată de Sir Isaac Newton. Măsurarea constantei gravitaționale este un experiment obișnuit realizat de studenții de fizică introductivă prin măsurarea atracției gravitaționale între două obiecte.

G = 6.67259 x 10^-11 N m²/kg²

Constanta lui Planck

Fizicianul Max Planck a început domeniul fizicii cuantice explicând soluția „catastrofei ultraviolete” în explorarea problemei de radiație a persoanelor negre. Făcând acest lucru, el a definit o constantă care a devenit cunoscută drept constanta lui Planck, care a continuat să apară pe diverse aplicații de-a lungul revoluției fizicii cuantice.

h = 6.6260755 x 10^-34 J s

Numărul lui Avogadro

Această constantă este utilizată mult mai activ în chimie decât în ​​fizică, dar se referă la numărul de molecule care sunt conținute într-un mol al unei substanțe.

N_A = 6.022 x 10²³ molecule / mol

Constanta de gaz

Aceasta este o constantă care apare într-o mulțime de ecuații legate de comportamentul gazelor, cum ar fi Legea gazelor ideale ca parte a teoriei cinetice a gazelor.

R = 8,314510 J / mol K

Constanta lui Boltzmann

Numită după Ludwig Boltzmann, această constantă raportează energia unei particule la temperatura unui gaz. Este raportul constantei de gaz R la numărul lui Avogadro N_A:

k = R / N_A = 1.38066 x 10-23 J / K

Masele de particule

Universul este alcătuit din particule, iar masele acestor particule apar, de asemenea, în multe locuri diferite de-a lungul studiului fizicii. Deși există mult mai multe particule fundamentale decât doar aceste trei, acestea sunt cele mai relevante constante fizice pe care le veți întâlni:

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

Masa neutronilor = m_n = 1.67262 x 10^-27 kg

Masa protonului = m_p = 1.67492 x 10^-27 kg

Permisibilitatea spațiului liber

Această constantă fizică reprezintă capacitatea unui vid clasic de a permite liniile de câmp electric. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de epsilon naught.

ε₀ = 8.854 x 10^-12 C²/ N m²

Constanta lui Coulomb

Permisivitatea spațiului liber este apoi utilizată pentru a determina constanta lui Coulomb, o caracteristică cheie a ecuației lui Coulomb care guvernează forța creată prin interacțiunea sarcinilor electrice.

k = 1 / (4πε₀) = 8.987 x 10⁹ N m²/ C²

Permeabilitatea spațiului liber

Similar cu permisivitatea spațiului liber, această constantă se referă la liniile de câmp magnetic permise într-un vid clasic. Acesta intră în joc în legea lui Ampere care descrie forța câmpurilor magnetice:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m