Grundläggande fysiska konstanter i fysik

Fysik beskrivs på matematikens språk, och ekvationerna för detta språk använder sig av ett brett utbud av fysiska konstanter. I en verklig mening definierar värdena på dessa fysiska konstanter vår verklighet. Ett universum där de var annorlunda skulle radikalt förändras från det vi bor.

Konstanterna kommer i allmänhet till genom observation, antingen direkt (som när man mäter laddningen av en elektron eller ljusets hastighet) eller genom att beskriva ett förhållande som är mätbart och sedan härleda värdet på konstanten (som för gravitationskonstanten). Observera att dessa konstanter ibland skrivs i olika enheter, så om du hittar ett annat värde som inte är exakt detsamma som det är här, kan det ha omvandlats till en annan uppsättning enheter.

Denna lista över betydande fysiska konstanter⁠ - tillsammans med en del kommentarer om när de används⁠ - är inte uttömmande. Dessa konstanter ska hjälpa dig att förstå hur du tänker på dessa fysiska begrepp.

Även innan

c = 2,99792458 x 10⁸ meter per sekund

Den moderna världen drivs med elektricitet, och en elektrons elektriska laddning är den mest grundläggande enheten när man talar om beteende hos elektricitet eller elektromagnetism.

e = 1,602177 x 10^-19 C

Gravitationskonstanten utvecklades som en del av tyngdlagen utvecklad av Sir Isaac Newton. Mätning av gravitationskonstanten är ett vanligt experiment som genomförs av introduktionsfysikstudenter genom att mäta gravitationsattraktionen mellan två objekt.

G = 6,67259 x 10^-11 N m²/kg²

Fysiker Max Planck började fältet kvantfysik genom att förklara lösningen på "ultraviolett katastrof" i utforskningen svartkroppsstrålning problem. Därmed definierade han en konstant som blev känd som Plancks konstant, som fortsatte att dyka upp i olika tillämpningar under hela kvantfysikrevolutionen.

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

Denna konstant används mycket mer aktivt i kemi än i fysik, men den avser antalet molekyler som finns i en mol av ett ämne.

N_EN = 6,022 x 10²³ molekyler / mol

Detta är en konstant som dyker upp i många ekvationer relaterade till gasernas beteende, till exempel Ideal Gas Law som en del av kinetisk teori om gaser.

R = 8,314510 J / mol K

Uppkallad efter Ludwig Boltzmann, kopplar denna konstant energi från en partikel till temperaturen på en gas. Det är förhållandet mellan gasens konstant R till Avogadros nummer N_A:

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

Universum består av partiklar, och massorna av dessa partiklar dyker också upp på många olika platser genom fysikstudien. Även om det finns mycket mer grundläggande partiklar än bara dessa tre, de är de mest relevanta fysiska konstanter som du kommer att stöta på:

Elektronmassa = m_e = 9,10939 x 10^-31 kg

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

Protonmassa = m_p = 1,67492 x 10^-27 kg

Denna fysiska konstant representerar förmågan hos ett klassiskt vakuum att tillåta elektriska fältlinjer. Det är också känt som epsilon intet.

ε₀ = 8,854 x 10^-12 C²/ N m²

Permittiviteten för fritt utrymme används sedan för att bestämma Coulombs konstant, ett viktigt inslag i Coulombs ekvation som styr kraften som skapas genom samverkande elektriska laddningar.

k = 1/(4πε₀) = 8,987 x 10⁹ N m²/ C²

I likhet med permittiviteten för fritt utrymme hänför sig denna konstant till magnetfältlinjerna som är tillåtna i ett klassiskt vakuum. Det spelar in i Amperes lag som beskriver kraften hos magnetfält:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m