Vật lý học là một trong những ngành khoa học nền tảng của nền văn minh nhân loại. Các định lý vật lý nổi tiếng không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ về các hiện tượng tự nhiên còn đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ phục vụ cho nhu cầu thực tế trong cuộc sống. Từ nghiên cứu sự chuyển động của các vật thể cho đến sự phát triển của các thiết bị hiện đại các định lý vật lý giúp chúng ta giải thích với cả ứng dụng các lý thuyết vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về một số định lý vật lý nổi tiếng cùng các ứng dụng của chúng trong khoa học công nghệ.
Định Lý Newton về Chuyển Động
Có lẽ một trong những định lý nổi tiếng nhất trong lịch sử vật lý là định luật về chuyển động của Isaac Newton. Ba định lý cơ bản của Newton đã thay đổi hoàn toàn cách chúng ta nhìn nhận về vũ trụ với các hiện tượng vật lý.
-
Định lý thứ nhất (Định lý quán tính). Một vật sẽ tiếp tục trạng thái chuyển động của mình nghỉ hay chuyển động đều cho đến khi có một lực tác động lên nó.
-
Định lý thứ hai (Định lý lực gia tốc). F = ma tức là lực tác dụng lên một vật tỉ lệ thuận với khối lượng của vật với gia tốc mà vật đó nhận được.
-
Định lý thứ ba (Định lý tác dụng với phản tác dụng). Mọi lực đều có một lực phản tác dụng, hai lực này có cùng độ lớn nhưng hướng ngược lại.
Ba định lý này không chỉ giúp giải thích chuyển động của các vật thể trên Trái Đất mà còn tạo nền tảng cho lý thuyết vật lý cổ điển cùng các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực cơ học và vũ trụ học.
Định Lý Pythagoras
Định luật Pythagoras là một trong những công thức nổi tiếng trong hình học. Được sử dụng để tính toán mối quan hệ giữa các cạnh của một tam giác vuông. Phát biểu rằng trong một tam giác vuông thì bình phương của cạnh huyền (cạnh đối diện với góc vuông) bằng tổng bình phương của hai cạnh còn lại.
a² + b² = c²
Trong đó
-
a và b là hai cạnh vuông góc.
-
c là cạnh huyền.
Định lý Pythagoras không chỉ có ứng dụng trong toán học mà còn trong vật lý đặc biệt trong việc tính toán khoảng cách, tốc độ cùng các hiện tượng vật lý trong không gian ba chiều. Nhờ vào định lý này chúng ta có thể giải quyết nhiều bài toán trong vật lý học chẳng hạn như tính toán các lực, vận tốc, khoảng cách trong các hệ thống cơ học.
Định Lý Hấp Thụ Phát Xạ của Max Planck
Max Planck là người đã đưa ra một định lý quan trọng trong vật lý lý thuyết đặc biệt là trong vật lý nhiệt động lực học với cơ học lượng tử. Mô tả cách thức các vật thể hấp thụ với phát xạ ánh sáng dưới dạng các lượng tử năng lượng. Dẫn đến sự ra đời của lý thuyết lượng tử mở ra một kỷ nguyên mới trong vật lý hiện đại.
Theo định luật Planck năng lượng được phát xạ hấp thụ theo từng lượng tử chứ không phải liên tục như mô hình cũ. Đã giúp giải quyết vấn đề trong lý thuyết cổ điển về bức xạ nhiệt mở ra con đường cho sự phát triển của các công nghệ mới như công nghệ laser, quang học, điện tử. Cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của các thiết bị điện tử hiện đại từ transistor đến các bộ vi xử lý.
Định Lý Faraday về Cảm Ứng Điện Từ
Michael Faraday là một trong những nhà khoa học nổi tiếng đã đóng góp rất nhiều cho lý thuyết điện từ. Định lý Faraday là một trong những cơ sở quan trọng trong lý thuyết điện từ học mô tả mối quan hệ giữa từ trường, dòng điện. Định luật Faraday phát biểu rằng sự thay đổi của từ trường trong một mạch điện sẽ tạo ra một điện áp (hay lực điện động) trong mạch đó.
Giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các hiện tượng như cảm ứng điện từ là nền tảng của các thiết bị như máy phát điện, động cơ điện, biến tần. Công nghệ hiện đại như truyền tải điện với các thiết bị điện tử cũng dựa vào các nguyên lý của Faraday.
Định Lý Archimedes về Sức Nâng
Định lý Archimedes là một trong những nguyên lý quan trọng trong cơ học chất lỏng phát biểu rằng một vật thể chìm trong chất lỏng sẽ chịu một lực nâng lên có độ lớn bằng trọng lượng của chất lỏng mà nó chiếm chỗ. Nguyên lý này được áp dụng trong nhiều lĩnh vực từ chế tạo tàu biển, tàu ngầm cho đến các ứng dụng trong công nghiệp, y học.
Ví dụ khi một chiếc thuyền nổi trên mặt nước nó không chìm xuống vì lực nâng mà nước tác động lên nó. Giúp giải thích lý do tại sao một số vật thể có thể nổi mặc dù có khối lượng lớn hơn nước mà chúng chiếm chỗ. Nguyên lý Archimedes không chỉ có ứng dụng trong các thiết bị nổi mà còn trong các nghiên cứu về chất lỏng với khí động học.
Định Lý Coulomb về Lực Điện
Định lý Coulomb là một trong những nguyên lý cơ bản trong lý thuyết điện mô tả lực tương tác giữa hai điện tích. Định lý này phát biểu rằng lực giữa hai điện tích tỉ lệ thuận với tích của các điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Là lực hút nếu các điện tích trái dấu với lực đẩy nếu chúng cùng dấu.
Định lý Coulomb là cơ sở cho lý thuyết điện trường được sử dụng trong nhiều công nghệ hiện đại từ mạch điện tử đến các thiết bị điện tử tiêu dùng. Các thiết bị như điện thoại di động, máy tính cùng các hệ thống truyền tải điện cũng dựa vào các nguyên lý của Coulomb.
Các định lý vật lý nổi tiếng đã đang đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng nền tảng của khoa học công nghệ hiện đại. Từ việc giải thích các hiện tượng cơ bản về chuyển động, lực tác dụng đến việc phát triển các thiết bị công nghệ tiên tiến, các định lý này không chỉ là lý thuyết còn có ứng dụng thực tế trong mọi lĩnh vực của đời sống. Việc hiểu với áp dụng các nguyên lý vật lý này giúp chúng ta khai thác phát triển các công nghệ mới mang lại những lợi ích thiết thực cho xã hội cùng nền kinh tế toàn cầu.