علم الفيزياء
علم الفيزياء يُعتبر واحداً من أقدم العلوم التي أسسها الإنسان، حيث قام بجهود حثيثة لتطوير نظرياته، تفسير الظواهر الطبيعية، وتوضيح الأسباب وراء هذه الظواهر. وقد قام بسن قوانين مختلفة لتعزيز فهمه لما رآه واختبره بنفسه، بالإضافة إلى التعديلات التي أُدخلت على القوانين والفرضيات التي وضعها العلماء الأوائل. الفيزياء تُعتبر أحد فروع علم الطبيعة، حيث تدرس جميع جوانب المادة بما في ذلك الحركة والسكون، الطاقة، العمل، وتأثيرات القوى المتنوعة، مُرْبِطَةً هذه المفاهيم بعاملي المكان والزمان.
تنقسم الفيزياء إلى عدة فروع متخصصة، كل منها يعنى بجانب معين من هذا العلم، مثل الفيزياء النووية، الفيزياء الكلاسيكية، الفيزياء الكهرومغناطيسية، الفيزياء التطبيقية، الفيزياء الفلكية، وغيرها. وقد ساهم العديد من العلماء في صياغة أسس هذا العلم، ومن أبرزهم إسحاق نيوتن، ألبرت أينشتاين، ماكس بلانك، وفاراداي، إلى جانب العديد من الشخصيات البارزة الأخرى.
أهم قوانين الفيزياء
قانون أوم
يُعتبر قانون أوم الأساس في مجالات الكهرباء، وقد أُسس على يد العالم الألماني جورج سيمون أوم. وهذا القانون يوضح العلاقة بين مقاومة الناقل، شدة التيار، وفرق الجهد. وينص على ما يلي:
“إذا مر تيار كهربائي عبر ناقل معدني، فإن فرق الجهد الكهربائي سيكون طردياً متناسباً مع شدة التيار الكهربائي المار.” V=IR
- V: يشير إلى فرق الجهد الكهربائي ويقاس بالفولت.
- I: يدل على شدة التيار الكهربائي ويقاس بالأمبير.
- R: يُشير إلى مقاومة الناقل المعدني وتقاس بالأوم.
قوانين نيوتن في الحركة
قام العالم إسحاق نيوتن بصياغة ثلاثة قوانين رئيسية تتعلق بالحركة، تربط بين تأثير القوة على حركة الأجسام سواء كانت ساكنة أو متحركة.
- القانون الأول لنيوتن: ينص على أن الجسم الساكن يبقى في حالة سكون، والجسم المتحرك يستمر في حركته في خط مستقيم بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تُغير من حالته.
- القانون الثاني لنيوتن: ينص على أنه عند تأثير قوة أو مجموعة من القوى على جسم ما، فإن الجسم سيكتسب تسارعاً يتناسب مع كتلته. المعادلة هي F=ma، حيث أن القوة والتسارع هما كميتان متجهتان (أي لهما مقدار واتجاه).
- F: تمثل القوة وتقاس بالنيوتن.
- m: تشير إلى الكتلة وتُقاس بالجرام أو الكيلوجرام.
- a: تمثل التسارع وتقاس بمتر/ثانية².
- القانون الثالث لنيوتن: ينص على أن “لكل فعل هناك رد فعل مُعادِل له في المقدار ومُعاكس له في الاتجاه، وتعمل هاتان القوتان على نفس خط الجسم.”
قوانين الغازات
هي مجموعة متنوعة من القوانين التي وضعها عدد من العلماء لوصف العلاقة بين درجة الحرارة والضغط والحجم في الغازات.
قانون بويل
ينص على أنه “عند ثبات درجة الحرارة T، فإن حجم الغاز V يتناسب عكسياً مع ضغطه P.” وبالتالي يمكن التعبير عنه رياضياً كما يلي:
P1V1=P2V2
قانون شارل
يعبر عن أنه “عند ثبات الضغط P، فإن حجم الغاز V يتناسب طردياً مع درجة الحرارة T المقاسة بالكلفن.” ويمكن توصيفه بالعلاقة:
V1/T1=V2/T2
قانون جاي لوساك
ينص على أنه “عند ثبات الحجم V، فإن ضغط الغاز P يتناسب طردياً مع درجة الحرارة T المقاسة بالكلفن.” ويُمكن التعبير عنه بالعلاقة:
P1/T1=P2/T2