Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс ↓


Современная физика


Современная физика — это увлекательная область, изучающая принципы и концепции физической вселенной за пределами классических теорий физики. Погружаясь в эту тему, важно понять, как современная физика изменяет наше восприятие вселенной, фундаментальные силы, которые управляют ею, и частицы, из которых состоит все вокруг нас.

Исторический контекст

Путешествие в мир современной физики началось в конце XIX и начале XX века, когда традиционная классическая физика уже не могла полностью объяснить явления на атомном и субатомном уровне. Альберт Эйнштейн, Макс Планк, Нильс Бор и многие другие ученые представили революционные теории, которые заложили основу для квантовой механики и теории относительности.

Теория относительности

Теория относительности Альберта Эйнштейна изменила наше понимание пространства, времени и гравитации. Она делится на две части: специальную теорию относительности и общую теорию относительности.

Специальная теория относительности

Опубликованная в 1905 году, специальная теория относительности основана на двух принципах:

  • Законы физики одинаковы для всех наблюдателей, движущихся с постоянной скоростью относительно друг друга.
  • Скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от их относительной скорости.

Эти предположения приводят к некоторым удивительным результатам:

  • Замедление времени: время движется медленнее для объектов, движущихся с высокой скоростью. Эта концепция выражена в уравнении:
     t' = t / sqrt(1 - v^2/c^2)
    где t — время для неподвижного наблюдателя, t' — время для движущегося наблюдателя, v — скорость объекта, а c — скорость света.
  • Сокращение длины: объекты сокращаются вдоль направления движения на высоких скоростях, что показано следующим образом:
     L' = L * sqrt(1 - v^2/c^2)
    Где L — исходная длина, а L' — уменьшенная длина.

Общая теория относительности

Общая теория относительности, опубликованная в 1915 году, расширяет теорию относительности на неинерциальные (ускоренные) системы отсчета. Основная идея этой теории заключается в том, что гравитация — это не сила, а искривление пространственно-временного континуума, вызванное массой. Эта идея может быть визуализирована с помощью простого примера:

пространственно-временной континуум Масса

Представьте, что тяжелый объект, например, боулинг-шар, помещен на батут. Этот объект создает углубление на поверхности батута. Теперь, если катнуть шарик для пинг-понга рядом с боулинг-шаром, он согнется внутрь из-за углубления. Точно так же массивные объекты, такие как звезды и планеты, изгибают форму пространственно-временного континуума вокруг себя, и это искривление направляет траектории других объектов, создавая эффект, который мы наблюдаем как гравитацию.

Квантовая механика

Квантовая механика изучает поведение материи и энергии на самых малых масштабах — атомов и субатомных частиц. В отличие от классической физики, которая дает прогнозируемые и детерминированные результаты, квантовая физика раскрывает мир, где неопределенность и вероятность играют центральную роль.

Двоичная природа волны и частицы

Один из самых интересных принципов квантовой механики — это двоичная природа волны и частицы, который гласит, что частицы, такие как электроны, проявляют как волновые, так и частицывойства. Известный эксперимент с двумя щелями демонстрирует эту двойственность.

Эксперимент с двумя щелями

Рассмотрим экран с двумя щелями перед детекторным экраном. Когда частицы (такие как электроны) проходят через щели, они создают интерференционную картину, аналогичную волнам, на детекторном экране:

Когда мы не наблюдаем, через какую щель проходит электрон, мы получаем интерференционную картину, указывающую на то, что они ведут себя как волны. Однако, если установить детекторы для наблюдения за щелями и определения, какой путь проходит каждый электрон, интерференционная картина исчезает, и результаты напоминают поведение частиц:

Эта загадка подчеркивает, что сам акт измерения влияет на наблюдаемую систему.

Принцип неопределенности

По принципу неопределенности Гейзенберга невозможно произвольно определить как положение, так и импульс частицы. Это выражается математически следующим образом:

 Δx * Δp ≥ ħ/2

где Δx — неопределенность в положении, Δp — неопределенность в импульсе, а ħ (h-с чертой) — приведенная постоянная Планка. Эта теория подразумевает, что на квантовом уровне абсолютная точность недостижима, заставляя физиков полагаться на вероятности.

Квантовая запутанность

Квантовая запутанность — это явление, при котором частицы становятся коррелированными таким образом, что состояние одной частицы мгновенно влияет на состояние другой частицы, независимо от того, как велико расстояние между ними. Это взаимодействие, иногда описываемое как 'жуткое действие на расстоянии', бросает вызов нашему классическому пониманию локальности.

Применение современной физики

Технологический прогресс

Принципы современной физики лежат в основе многих технологий, используемых сегодня. Полупроводники, которые являются строительными блоками электронных устройств, таких как компьютеры и смартфоны, работают на основе принципов квантовой механики. Понимание поведения электронов на квантовом уровне позволяет создавать микросхемы, которые приводят в действие современные технологии.

Медицинская визуализация

В больницах использование таких методов, как МРТ (магнитно-резонансная томография), основывается на принципах ядерного магнитного резонанса, связанного с квантовой механикой. МРТ-аппараты создают детализированные изображения внутренней части человеческого тела, выравнивая спины атомов в присутствии магнитного поля.

Астрономические модели

Современная физика также содействует пониманию огромных и загадочных явлений вселенной. Теория относительности помогает астрономам объяснять гравитационное линзирование и движение звезд и галактик, а квантовая механика предоставляет информацию о поведении частиц в звездах и механизме черных дыр.

Проблемы и направления развития

Современная физика, несмотря на успехи во многих областях, все еще сталкивается с проблемами. Примирение квантовой механики и общей теории относительности является одной из самых больших нерешенных проблем в физике, что побудило теоретиков предложить новые идеи, такие как теория струн или петлевая квантовая гравитация.

Открытие квантовых вычислений и попытка использовать мощь квантовой запутанности имеют огромный потенциал для будущего, потенциально революционизируя такие области, как криптография и обработка информации.

Заключение

Современная физика продолжает переосмысливать наше понимание и раскрывать тайны вселенной. Она расширяет границы знаний, бросает вызов нашим представлениям о реальности и стимулирует развитие в различных областях технологий и науки. Эти концепции и теории напоминают нам о сложности вселенной и нашем неустанном стремлении понять ее тайны.


Девятый класс → 7


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (6.3.5)
Электромагниты и их применение
Следующий (7.1) →
структура атома

Комментарии 



Современная физика

https://www.physicsflow.com/g9/7?pfal=ru