Fysikk er beskrevet på språket i matematikk, og ligningene på dette språket bruker et bredt utvalg 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.
Oppdager konstanter
Konstantene er vanligvis kommet til 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 avlede verdien av konstanten (som for gravitasjonskonstanten). Merk at disse konstantene noen ganger er skrevet i forskjellige enheter, så hvis du finner en annen verdi som ikke er nøyaktig den samme som den er her, kan det ha blitt konvertert til et annet sett med enheter.
Denne listen over betydelige fysiske konstanter - sammen med noen kommentarer til når de brukes - er ikke uttømmende. Disse konstantene skal hjelpe deg å forstå hvordan du tenker på disse fysiske konseptene.
Lysets hastighet
Selv før Albert Einstein kom med, hadde fysiker James Clerk Maxwell beskrevet lysets hastighet i ledig rom i sine berømte ligninger som beskriver elektromagnetiske felt. Da Einstein utviklet relativitetsteorien, lysets hastighet ble relevant som en konstant som ligger til grunn for mange viktige elementer i den fysiske strukturen i virkeligheten.
c = 2,99792458 x 108 meter per sekund
Lading av elektron
Den moderne verden kjører på elektrisitet, og den elektriske ladningen til et elektron er den mest grunnleggende enheten når vi snakker om atferden til elektrisitet eller elektromagnetisme.
e = 1,602177 x 10-19 C
Gravitasjonskonstant
Gravitasjonskonstanten ble utviklet som en del av tyngdeloven utviklet av Sir Isaac Newton. Måling av gravitasjonskonstanten er et vanlig eksperiment utført av introduksjonsfysikkstudenter ved å måle gravitasjonsattraksjonen mellom to objekter.
G = 6,67259 x 10-11 N m2/kg2
Plancks Konstant
Fysiker Max Planck begynte feltet av kvantefysikk ved å forklare løsningen på den "ultrafiolette katastrofen" i å utforske blackbody-stråling problem. Dermed definerte han en konstant som ble kjent som Plancks konstant, som fortsatte å dukke opp på forskjellige applikasjoner gjennom kvantefysikkrevolusjonen.
h = 6,6260755 x 10-34 J s
Avogadros nummer
Denne konstanten brukes mye mer aktivt i kjemi enn i fysikk, men den angir antall molekyler som er inneholdt i en muldvarp av et stoff.
NEN = 6,022 x 1023 molekyler / mol
Gass konstant
Dette er en konstant som vises i mange ligninger relatert til oppførsel av 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, forholder denne konstanten energien til en partikkel til temperaturen på en gass. Det er forholdet mellom gasskonstanten R til Avogadros nummer NEN:
k = R / NEN = 1,38066 x 10-23 J / K
Partikkelmasser
Universet består av partikler, og massene av disse partiklene dukker også opp mange forskjellige steder gjennom studiet av fysikk. Skjønt det er mye mer grunnleggende partikler enn bare disse tre, er de de mest relevante fysiske konstantene du vil komme over:
Elektronmasse = me = 9,10939 x 10-31 kg
Neutronmasse = mn = 1,67262 x 10-27 kg
Protonmasse = mp = 1,67492 x 10-27 kg
Permittivity of Free Space
Denne fysiske konstanten representerer evnen til et klassisk vakuum for å tillate elektriske feltlinjer. Det er også kjent som epsilon intet.
ε0 = 8.854 x 10-12 C2/ N m2
Coulombs Konstant
Permittiviteten til ledig plass blir deretter brukt til å bestemme Coulombs konstant, et sentralt trekk ved Coulombs ligning som styrer kraften som skapes ved å samvirke elektriske ladninger.
k = 1/(4πε0) = 8,987 x 109 N m2/ C2
Gjennomtrengelighet av ledig plass
I likhet med permittiviteten til fritt rom, forholder denne konstanten seg til magnetfeltlinjene som er tillatt i et klassisk vakuum. Det kommer inn i Amperes lov som beskriver kraften til magnetiske felt:
μ0 = 4 π x 10-7 Wb / A m