Constantes Físicas Fundamentais em Física

A física é descrita na linguagem da matemática, e as equações dessa linguagem fazem uso de uma ampla variedade de constantes físicas. Num sentido muito real, os valores dessas constantes físicas definem nossa realidade. Um universo em que eles fossem diferentes seria radicalmente alterado daquele em que habitamos.

As constantes são geralmente obtidas por observação, diretamente (como quando se mede a carga de um elétron ou a velocidade da luz) ou descrevendo um relacionamento mensurável e, em seguida, derivando o valor da constante (como no caso da constante gravitacional). Observe que essas constantes às vezes são escritas em unidades diferentes; portanto, se você encontrar outro valor que não seja exatamente o mesmo que aqui, pode ter sido convertido em outro conjunto de unidades.

Essa lista de constantes físicas significativas - junto com alguns comentários sobre quando são usadas - não é exaustiva. Essas constantes devem ajudá-lo a entender como pensar sobre esses conceitos físicos.

Mesmo antes Albert Einstein veio, o físico James Clerk Maxwell havia descrito o velocidade da luz no espaço livre em suas famosas equações descrevendo campos eletromagnéticos. Como Einstein desenvolveu o teoria da relatividade, a velocidade da luz tornou-se relevante como uma constante subjacente a muitos elementos importantes da estrutura física da realidade.

c = 2.99792458 x 10⁸ metros por segundo

O mundo moderno funciona com eletricidade, e a carga elétrica de um elétron é a unidade mais fundamental quando se fala em comportamento de eletricidade ou eletromagnetismo.

e = 1.602177 x 10^-19 C

A constante gravitacional foi desenvolvida como parte do lei da gravidade Desenvolvido por Sir Isaac Newton. Medir a constante gravitacional é um experimento comum conduzido por estudantes de física introdutórios, medindo a atração gravitacional entre dois objetos.

G = 6.67259 x 10^-11 N m²/kg²

Físico Max Planck começou o campo de física quântica explicando a solução para a "catástrofe ultravioleta" na exploração Radiação de corpo negro problema. Ao fazer isso, ele definiu uma constante que ficou conhecida como constante de Planck, que continuou a aparecer em várias aplicações ao longo da revolução da física quântica.

h = 6.6260755 x 10^-34 J s

Essa constante é usada muito mais ativamente na química do que na física, mas relaciona o número de moléculas que estão contidas em uma toupeira de uma substância.

N_UMA = 6.022 x 10²³ moléculas / mol

Essa é uma constante que aparece em muitas equações relacionadas ao comportamento dos gases, como a Lei do Gás Ideal, como parte do teoria cinética dos gases.

R = 8,314510 J / mol K

Nomeada após Ludwig Boltzmann, essa constante relaciona a energia de uma partícula com a temperatura de um gás. É a razão da constante de gás R para o número de Avogadro N_UMA:

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

O universo é composto de partículas, e as massas dessas partículas também aparecem em muitos lugares diferentes ao longo do estudo da física. Embora haja muito mais partículas fundamentais do que apenas esses três, são as constantes físicas mais relevantes que você encontrará:

Massa de elétrons = m_e = 9.10939 x 10^-31 kg

Massa de nêutrons = m_n = 1,67262 x 10^-27 kg

Massa de prótons = m_p = 1,67492 x 10^-27 kg

Essa constante física representa a capacidade de um vácuo clássico para permitir linhas de campo elétricas. Também é conhecido como epsilon nada.

ε₀ = 8.854 x 10^-12 C²/ N m²

A permissividade do espaço livre é então usada para determinar a constante de Coulomb, uma característica fundamental da equação de Coulomb que governa a força criada pela interação de cargas elétricas.

k = 1/(4πε₀) = 8,987 x 10⁹ N m²/ C²

Semelhante à permissividade do espaço livre, essa constante se relaciona às linhas de campo magnético permitidas no vácuo clássico. Ele entra em jogo na lei de Ampere, descrevendo a força dos campos magnéticos:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m