فیزیک نوین
(فیزیک جدید یا فیزیک مدرن) به تحولاتی گفته میشود که با نظریه‌های نسبیت و فیزیک کوانتومی و کاربرد آنها در درک اتم، هسته اتم و ذرات تشکیل دهنده آن، آرایش اتم‌ها در مولکول‌ها و جامدات و در مقیاس کیهانی، منشأ و تحول عالم شروع شد؛ و در مقابل فیزیک کلاسیک قرار دارد که بر پایه نظریه‌های مکانیک نیوتونی و الکترومغناطیس ماکسولی میباشد. هرچه زمان پیش می‌رود، به نظر می‌رسد واژه نوین یا مدرن برای نظریه‌هایی که پایه آنها در سال‌های آغازین سده بیستم میلادی بنا شده‌است، کمتر درخور و سزاوار است. به هر حال، کاربرد این واژه هنوز هم ادامه دارد.
در پایان سده نوزدهم میلادی تصور بر این بود که فیزیک کلاسیک می‌تواند با اطمینان تمام پدیده‌های فیزیکی را توجیه کند و حتی عقیده ماکس پلانک چنین بود که در زمینه فیزیک تمام کشفیات مهم انجام شده‌است؛ اما در آغاز سده بیستم دوره جالب و پرثمری در تاریخ دانش فیزیک پدید آمد؛ در این دوره، دانشمندان در شاخه‌های فیزیک اتمی و فیزیک هسته‌ای دستاوردهای قابل توجهی کسب کردند، که با استفاده از فیزیک کلاسیک توجیه پذیر نبود و معلوم شد که برای سازگار شدن رفتار الکترون‌ها و اتم‌ها با رفتار اشیای عادی اصول و مفاهیم کاملاً نوینی لازم است. نسبیت و مکانیک کوانتومی دو نظریه‌ای بودند که در آغاز سده بیستم از سوی آلبرت انیشتین، ورنر هایزنبرگ و دیگران ابراز شدند و بدین ترتیب، برای غلبه بر نارسایی‌های فیزیک کلاسیک در برخی زمینه‌ها فیزیک نوین به وجود آمد؛ فیزیک نوین در مباحث مربوط به پدیده‌های اتمی و هسته‌ای جانشین فیزیک کلاسیک شد، اما در مباحث مربوط به پدیده‌های ماکروسکوپی فیزیک کلاسیک هم چنان معتبر است و در واقع، حالت خاصی از دو نظریه جامع تر نسبیت و مکانیک کوانتومی است.
قوانین حرکت نیوتن» (Newton’s Laws Of Motion) کدام است و چه کاربردی دارد؟ در این نوشته به قوانین اول، دوم و سوم نیوتن می‌پردازیم. در ادامه برای فهم بهتر، مثال‌هایی کاربردی نیز ارائه میشود.
قانون اول نیوتن بیان می‌کند که اگر هیچ نیروی خالص خارجی بر روی یک جسم بدون حرکت وارد نشود، این جسم همچنان بی‌حرکت باقی می‌ماند. در تعریفی دیگر می‌توان گفت، بدون اعمال نیروی خالص خارجی بر روی جسمی که در یک مسیر مستقیم با سرعت ثابت در حرکت است، جسم همچنان به حرکت مستقیم خود در سرعت ثابت ادامه می‌دهد.
قانون دوم نیوتن بیان می‌کند که مجموع نیروهای وارده بر جسم برابر با شتابی است که متناسب با جرم ذره به آن اعمال می‌گردد.
در این معادله:
F: نیروی اعمال شده بر ذره
m: جرم ذره
a: شتاب ذره در جهت اعمال نیرو بر آن با توجه به دستگاه یا چارچوب مرجع
قانون دوم نیوتن را برای سیستمی از مجموعه ذرات نیز به شکل زیر می‌توان عنوان کرد.
ΣF مجموع بردار نیروهای خارجی است که بر روی سیستم ذرات وارد می‌شوند. به این مجموع گاهی نیروی خالص خارجی می‌گویند.
در این معادله:
m مجموع جرم سیستم ذرات
aG شتاب مرکز جرم سیستم ذرات (با توجه به دستگاه یا چارچوب مرجع ) است. شتاب و نیروهای وارد شده بر جسم هم‌جهت هستند.
توجه داشته باشید که هیچ محدودیتی در روش اتصال ذرات وجود ندارد. در نتیجه، معادله فوق برای اجسام سخت، جسم بی‌شکل و نامنظم، سیستم مایع و گاز درست است.
سومین قانون حرکت نیوتن به این صورت بیان میشود که هر عملی را عکس‌العملی است، مساوی با آن و در جهت خلاف آن. تصور کنید جسم یک و دو در تماس با هم هستند. هرگاه جسم یک به جسم دو نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی به همان بزرگی ولی در خلاف جهت بر جسم یک وارد می‌کند.
تصویر زیر دو جسم در تماس با هم را نشان می‌دهد.
اگر دو جسم را به صورت جداگانه در نظر بگیریم، نیروهای وارد شده به هر دو جسم از لحاظ بزرگی برابر و دارای جهات مختلف هستند. شکل زیر مثالی کلی از نیروهای وارده به هر جسم را نشان می‌دهد.
F1 نیروی عمودی برآیند، F2 نیروی افقی برآیند و M گشتاور» (torque) برآیند در سطح تماس است. نیروی عمودی برآیند وارد شده به جسم برابر با مجموع نیروهایی است که در جهت عمودی بر سطح وارد می‌شوند. نیروی افقی برآیند وارد شده به جسم برابر با مجموع نیروهایی است که در جهت افقی بر سطح وارد می‌شوند. گشتاور برآیند وارد شده به جسم برابر با مجموع گشتاورهایی است که در طول سطح تماس به آن وارد می‌گردد.
درباره این سایت