Grunnleggende fysiske konstanter

Eksempler på når de kan brukes

Artur Debat/Getty Images

Fysikk er beskrevet på matematikkspråket, og likningene til dette språket bruker et bredt spekter av fysiske konstanter . I en veldig reell forstand definerer verdiene til disse fysiske konstantene vår virkelighet. Et univers der de var forskjellige ville bli radikalt endret fra det vi bor i.

Oppdage konstanter

Konstantene oppnås vanligvis ved observasjon, enten direkte (som når man måler ladningen til et elektron eller lysets hastighet) eller ved å beskrive et forhold som er målbart og deretter utlede verdien av konstanten (som i tilfellet med gravitasjonskonstant). Merk at disse konstantene noen ganger er skrevet i forskjellige enheter, så hvis du finner en annen verdi som ikke er helt den samme som den er her, kan den ha blitt konvertert til et annet sett med enheter.

Denne listen over betydelige fysiske konstanter⁠ – sammen med noen kommentarer om når de brukes⁠ – er ikke uttømmende. Disse konstantene skal hjelpe deg å forstå hvordan du skal tenke på disse fysiske konseptene.

Lysets hastighet

Selv før Albert Einstein kom med, hadde fysiker James Clerk Maxwell beskrevet lysets hastighet i ledig plass i hans berømte ligninger som beskriver elektromagnetiske felt. Etter hvert som Einstein utviklet relativitetsteorien , ble lysets hastighet relevant som en konstant som ligger til grunn for mange viktige elementer i virkelighetens fysiske struktur.

c = 2,99792458 x 10⁸meter per sekund

Ladning av elektron

Den moderne verden går på elektrisitet, og den elektriske ladningen til et elektron er den mest grunnleggende enheten når man snakker om oppførselen til elektrisitet eller elektromagnetisme.

og = 1,602177 x 10^-19C

Gravitasjonskonstant

Gravitasjonskonstanten ble utviklet som en del av tyngdeloven utviklet av Sir Isaac Newton . Å måle gravitasjonskonstanten er et vanlig eksperiment utført av introduksjonsfysikkstudenter ved å måle gravitasjonsattraksjonen mellom to objekter.

G = 6,67259 x 10^-elleveN m^to/kg^to

Plancks konstant

Fysiker Max Planck begynte feltet av kvantefysikk ved å forklare løsningen på den 'ultrafiolette katastrofen' i utforskning svartkroppsstråling problem. Ved å gjøre det definerte han en konstant som ble kjent som Plancks konstant, som fortsatte å dukke opp på tvers av forskjellige applikasjoner gjennom kvantefysikkrevolusjonen.

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

Avogadros nummer

Denne konstanten brukes mye mer aktivt i kjemi enn i fysikk, men den relaterer antall molekyler som er inneholdt i en muldvarp av et stoff.

N_EN = 6,022 x 10²³molekyler/mol

Gass konstant

Dette er en konstant som vises i mange ligninger relatert til oppførselen til gasser, for eksempel den ideelle gassloven som en del av kinetisk teori om gasser .

R = 8,314510 J/mol K

Boltzmanns konstant

Oppkalt etter Ludwig Boltzmann, relaterer denne konstanten energien til en partikkel til temperaturen til en gass. Det er forholdet mellom gasskonstanten R til Avogadros nummer N_EN:

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

Partikkelmasser

Universet består av partikler, og massene av disse partiklene dukker også opp på mange forskjellige steder gjennom fysikkstudiet. Selv om det er mye mer fundamentale partikler enn bare disse tre, er de de mest relevante fysiske konstantene du vil komme over:

Elektronmasse = m_og = 9,10939 x 10^-31kg

Nøytronmasse = m_n = 1,67262 x 10^-27kg

Protonmasse = m_s = 1,67492 x 10^-27kg

Permittivitet for ledig plass

Denne fysiske konstanten representerer evnen til et klassisk vakuum til å tillate elektriske feltlinjer. Det er også kjent som epsilon naught.

e₀= 8,854 x 10^-12C^to/N m^to

Coulombs konstant

Permittiviteten til ledig plass brukes deretter til å bestemme Coulombs konstant, en nøkkelfunksjon i Coulombs ligning som styrer kraften som skapes av samvirkende elektriske ladninger.

k = 1/(4 s₀ ) = 8,987 x 10⁹N m^to/C^to

Permeabilitet av ledig plass

I likhet med permittiviteten til ledig plass, er denne konstanten relatert til magnetfeltlinjene som er tillatt i et klassisk vakuum. Det kommer inn i Amperes lov som beskriver kraften til magnetiske felt:

m ₀= 4 Pi x 10^-7Wb/A m