Физические постоянные

Аннотация: Целью исследования является доказательство формул для вычисления физических постоянных: постоянной гравитации, электрической и магнитной постоянной, постоянной Планка, постоянной Больцмана, постоянной Стефана-Больцмана, через фундаментальные постоянные – масса, заряд, метр, секунда. Было произведено сопоставление значений масс частиц и их размеров и обнаружено, что отношение масс частиц пропорционально отношению их размера. В результате работы были созданы формулы для вычисления физических постоянных. Область применения – учебная литература. Аналогичные формулы в научной литературе отсутствуют.

Введение. В 2011 году 24 Генеральная Конференция по Мерам и Весам приняла резолюцию, в которой предложено в будущей ревизии Международной Системы единиц (СИ) переопределить несколько основных единиц (например, Ампер) таким образом, чтобы они были основаны на физических постоянных. Поэтому становится актуальным определение постоянной гравитации, электрической, магнитной, постоянной Планка, Больцмана, Стефана-Больцмана через фундаментальные постоянные – масса, заряд, метр, секунда. В настоящее время данные постоянные определены в результате опытов и представляют собою коэффициенты пропорциональности. Целью работы является сопоставление полученных в результате физических опытов данных и создание формул для вычисления физических постоянных.

Методы исследования – анализ значений физических постоянных и выявление пропорционального соотношения масс частиц к размерам этих частиц. То есть выявлено, что отношение массы электрона к массе протона равно отношению размера нуклона к размеру радиуса орбиты электрона, и равно отношению радиуса орбиты электрона к размеру атома, и равно отношению размера атома к длине волны фотона .

Результатом исследования явился вывод формул для вычисления физических постоянных – гравитации, электрической, магнитной, постоянной Планка, Больцмана, Стефана-Больцмана, что имеет практическое значение при изучении учебного материала по физике.

Постоянная Стефана-Больцмана

Энергия излучения равна числу вылетевших фотонов умноженному на энергию одного фотона. Количество вылетевших фотонов через площадь S за время t равно отношению объёма вылетевших фотонов к объёму одного фотона.

,

где c, y – скорость света, длина волны фотона, соответственно.

Энергия фотона равна , где h – постоянная Планка.

Длина волны фотона обратно пропорциональна температуре, то есть.

Энергия излучения (при ) равна

.

где D, b, T – постоянная Стефана-Больцмана, постоянная Вина, температура.

Постоянная Стефана-Больцмана

.

Постоянная Больцмана

Энергия газа вычисляется как энергия молекулы газа, равная энергии фотона при данной температуре,, умноженной на количество молекул, N.

Энергия газа . Постоянная Больцмана .

 

Постоянная Планка

Энергия фотона равна изменению давления материи находящейся между электроном и ядром атома при излучении части этой материи в виде фотона, умноженному на объём фотона:

.

Энергия фотона , где m, y, r – масса электрона, длина волны фотона, радиус орбиты электрона.

Постоянная Планка .

 

Электрическая постоянная

Энергия взаимодействия электрических зарядов Q₁ и Q₂ на расстоянии R вычисляется как энергия фотона обратно пропорциональная расстоянию , умноженная на число взаимодействий , при , где R_a, q, m, M, h – размер атома, заряд электрона, масса электрона, протона, постоянная Планка:

w – электрическая постоянная

.

 

Магнитная постоянная

Энергия взаимодействия проводников тока длиной L на расстоянии R, по которым протекают токи J₁ и J₂, вычисляется как энергия фотона обратно пропорциональная расстоянию , умноженная на число взаимодействий , при ,

.

z – магнитная постоянная

.

 

Постоянная гравитации

Энергия взаимодействия тел массой M₁ и M₂, имеющих объём , давление , на расстоянии R, вычисляется как энергия фотона обратно пропорциональная расстоянию, , умноженная на число взаимодействий , при , где R_n – размер протона,

.

G – постоянная гравитации .

В результате вычислений получена общая формула для определения энергии взаимодействия тел на расстоянии: гравитации, электричества, магнетизма, как . То есть энергия взаимодействия тел на расстоянии пропорциональна количеству штук (электронов или нуклонов) одного тела, умноженному на количество штук другого тела и обратно пропорциональна расстоянию. Показано, что электрические взаимодействия обнаруживаются на расстоянии больше, чем размер атома, гравитация – больше, чем размер нуклона, и что температура характеризует размер фотона.

Вывод. Итогом работы явилось актуальное для Генеральной Конференции по Мерам и Весам создание формул для вычисления физических постоянных.

 

Список литературы

1. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике – М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. – 512 с.

Материал поступил в редакцию 05.03.2017
© Филатов А. И., 2017