Введение в физику Мы закончили изучение первого курса физики, который был похож на экскурсию по физическим наукам. Теперь мы начинаем с основ и используем математические инструменты для решения более интересных задач. Мы будем изучать механику, тепло, электричество, магнетизм, световые явления, а также атомную и ядерную физику.
Физические величины и их измерение "Физические величины" относятся к измеримым свойствам в физике. В этой главе мы узнаем о точности физических величин и о том, как они измеряются с помощью математических моделей, называемых "теорией ошибок". Мы также будем использовать десятичные префиксы для упрощения представления.
Субъективность против объективности в физических измерениях Восприятие температуры как горячей или холодной является субъективным и зависит от опыта наблюдателя. Чтобы получить согласованные результаты для разных наблюдателей, мы вводим понятие физической величины - объективного измерения, выраженного численно посредством наблюдения или эксперимента.
Концепция измерения На втором этапе изучения физики нам нужно опираться на предыдущие концепции. Одним из важных понятий является физическое измерение, которое включает в себя сравнение величины с постоянным эталоном. Например, при покупке такой мебели, как стол, вам нужно измерить ее размеры и сравнить их с размером вашей дверной коробки.
Стандартизация и единицы измерения "Измерение" относится к сравнению физических величин с использованием стандартизированных единиц измерения. Это крайне важно для научной коммуникации и взаимопонимания в разных странах. Чтобы обеспечить согласованность измерений, используется "эталонное" или стандартное устройство для точного хранения и воспроизведения этих единиц измерения.
Стандарт длины Существует устройство, называемое газоразрядной трубкой, заполненной газом, который испускает излучение. Длина излучаемых волн сравнивается с парижским стандартом, и определяется, что один метр равен 1 650 763,73 длинам волн.
Создание стандарта времени "Атомные часы" можно использовать в качестве эталонов времени, используя периодические электромагнитные колебания в атомах цезия. Эти часы отличаются высокой точностью и могут быть воспроизведены в нескольких экземплярах.
Влияние гравитации на стандарты Если произойдут какие-либо изменения в силе тяжести, это повлияет на стандартные измерения. Экспериментально доказано, что эффект гравитационного красного смещения влияет на поведение атомов. Это привело к разработке точных стандартов времени и скорости.
Постоянная скорость света "Скорость света в вакууме" всегда постоянна и составляет приблизительно 299 792 458 метров в секунду. Это не зависит от системы взглядов наблюдателя. В 1983 году международные метрологи согласились с тем, что эта скорость является универсально постоянной.
Создание современных стандартов Для создания современных стандартов была создана комбинация, использующая как время, так и скорость в качестве ориентиров, вместо того чтобы полагаться исключительно на единицы измерения длины, такие как метры. Международная система (СИ) состоит из семи базовых единиц, полученных на основе этих ссылок.