Costanti fisiche fondamentali in fisica

La fisica è descritta nel linguaggio della matematica e le equazioni di questo linguaggio fanno uso di una vasta gamma di costanti fisiche. In un senso molto reale, i valori di queste costanti fisiche definiscono la nostra realtà. Un universo in cui erano diversi sarebbe radicalmente alterato da quello in cui abitiamo.

Le costanti sono generalmente raggiunte dall'osservazione, sia direttamente (come quando si misura la carica di un elettrone o la velocità della luce) o descrivendo una relazione misurabile e quindi derivando il valore della costante (come nel caso della costante gravitazionale). Nota che queste costanti sono talvolta scritte in unità diverse, quindi se trovi un altro valore che non è esattamente lo stesso di quello che è qui, potrebbe essere stato convertito in un altro insieme di unità.

Questo elenco di costanti fisiche significative - insieme ad alcuni commenti su quando vengono utilizzate - non è esaustivo. Queste costanti dovrebbero aiutarti a capire come pensare a questi concetti fisici.

Anche prima Albert Einstein arrivò, il fisico James Clerk Maxwell aveva descritto il velocità della luce nello spazio libero nelle sue famose equazioni che descrivono i campi elettromagnetici. Come Einstein ha sviluppato il teoria della relatività, la velocità della luce è diventata rilevante come costante alla base di molti elementi importanti della struttura fisica della realtà.

c = 2.99792458 x 10⁸ metri al secondo

Il mondo moderno funziona con l'elettricità e la carica elettrica di un elettrone è l'unità più fondamentale quando si parla del comportamento dell'elettricità o dell'elettromagnetismo.

e = 1.602177 x 10^-19 C

La costante gravitazionale è stata sviluppata come parte di legge di gravità sviluppato da Sir Isaac Newton. La misurazione della costante gravitazionale è un esperimento comune condotto da studenti di fisica introduttiva misurando l'attrazione gravitazionale tra due oggetti.

sol = 6,67259 x 10^-11 N m²/kg²

Fisico Max Planck iniziò il campo di fisica quantistica spiegando la soluzione alla "catastrofe ultravioletta" nell'esplorazione radiazione di corpo nero problema. Nel fare ciò, definì una costante che divenne nota come costante di Planck, che continuò a presentarsi in varie applicazioni durante la rivoluzione della fisica quantistica.

h = 6,6260755 x 10^-34 J s

Questa costante viene utilizzata molto più attivamente in chimica che in fisica, ma mette in relazione il numero di molecole contenute in una Talpa di una sostanza.

N_UN = 6.022 x 10²³ molecole / mol

Questa è una costante che si presenta in molte equazioni relative al comportamento dei gas, come la legge sui gas ideali come parte del teoria cinetica dei gas.

R = 8.314510 J / mol K

Prende il nome da Ludwig Boltzmann, questa costante mette in relazione l'energia di una particella con la temperatura di un gas. È il rapporto della costante di gas R al numero di Avogadro N_UN:

K = R / N_UN = 1.38066 x 10-23 J / K

L'universo è costituito da particelle e le masse di tali particelle si presentano anche in molti luoghi diversi durante lo studio della fisica. Anche se ce ne sono molti di più particelle fondamentali oltre a questi tre, sono le costanti fisiche più rilevanti che incontrerai:

Massa elettronica = m_e = 9.10939 x 10^-31 kg

Massa di neutroni = m_n = 1.67262 x 10^-27 kg

Massa protonica = m_p = 1.67492 x 10^-27 kg

Questa costante fisica rappresenta la capacità di un vuoto classico di consentire linee di campo elettrico. È anche noto come epsilon nulla.

ε₀ = 8.854 x 10^-12 C²/ N m²

La permittività dello spazio libero viene quindi utilizzata per determinare la costante di Coulomb, una caratteristica chiave dell'equazione di Coulomb che governa la forza creata dall'interazione delle cariche elettriche.

K = 1/(4πε₀) = 8.987 x 10⁹ N m²/ C²

Simile alla permittività dello spazio libero, questa costante si riferisce alle linee del campo magnetico consentite in un vuoto classico. Entra in gioco nella legge di Ampere che descrive la forza dei campi magnetici:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m