Kuulsin kunagi parimate füüsikaliste nõuannete akronüümi, mida ma kunagi saanud olen: Keep It Simple, Stupid (KISS). Füüsikas käsitleme tavaliselt süsteemi, mis on tegelikult väga keeruline. Vaatleme näiteks ühte lihtsamat analüüsitavat füüsikalist süsteemi: palli viskamine.
Tennisepalli viskamise ideaalmudel
Viskate tennisepalli õhku ja see tuleb tagasi ning soovite selle liikumist analüüsida. Kui keeruline see on?
Pall pole ühelt poolt ideaalselt ümmargune; sellel on nii imelikke häguseid asju. Kuidas see mõjutab selle liikumist? Kui tuuline on? Kas panite palli veidi keerutades, kui viskasite? Peaaegu kindlasti. Kõik need asjad võivad mõjutada kuuli liikumist õhu kaudu.
Ja need on ilmsed! Üles tõustes muutub selle kaal tegelikult pisut, sõltuvalt kaugusest Maa keskpunktist. Ja Maa pöörleb, nii et võib-olla mõjutab see kuuli suhtelist liikumist. Kui Päike on väljas, lööb pall palli, mis võib mõjutada energiat. Nii Päikesel kui Kuul on tennisepallile gravitatsiooniline mõju, nii et kas neid tuleks arvestada? Aga Veenus?
Näeme seda spiraali kiiresti kontrolli alt väljumas. Maailmas toimub lihtsalt liiga palju, et aru saada, kuidas see kõik mõjutab mind tennisepalli viskamisega? Mis me teha saame?
Kasutamine füüsikas
Füüsikas mudel (või idealiseeritud mudel) on füüsilise süsteemi lihtsustatud versioon, mis eemaldab olukorra mittevajalikud aspektid.
Üks asi, mille pärast me tavaliselt ei muretse, on objekti füüsiline suurus ega ka selle struktuur. Tennisepalli näites käsitleme seda lihtsa punktiobjektina ja ignoreerime hägusust. Kui see pole midagi, mis meid konkreetselt huvitab, ignoreerime ka seda, et see keerleb. Õhukindlust, nagu ka tuult, sageli eiratakse. gravitatsioon Päikese, Kuu ja muude taevakehade mõjusid, samuti valguse mõju kuuli pinnale, ei võeta arvesse.
Kui kõik need tarbetud tähelepanu kõrvale juhtimised on eemaldatud, võite hakata keskenduma olukorra uurimise huvidele, mille olete huvitatud. Tennisepalli liikumise analüüsimiseks, milleks tavaliselt on nihked, kiirusedja kaasatud gravitatsioonijõud.
Hoolduse kasutamine idealiseeritud mudelitega
Idealiseeritud mudeliga töötamisel on kõige olulisem veenduge, et asjad, mida te eemaldate, on asjad, mis on mitte vajalik teie analüüsi jaoks. Vajalikud omadused määrab kindlaks hüpotees mida te kaalute.
Kui sa õpid nurkne hoog, on objekti keerutamine hädavajalik; kui sa õpid Kahemõõtmeline kinemaatika, võib ta seda eirata. Kui viskate lennukist tennisepalli suurel kõrgusel, võiksite võtta arvesse tuuletakistust, et näha, kas pall saavutab kiiruse terminali ja ei lõpeta kiirendamist. Teise võimalusena võiksite analüüsida raskusjõu varieeruvust sellises olukorras, sõltuvalt vajaliku täpsuse tasemest.
Idealiseeritud mudeli loomisel veenduge, et teie kõrvaldatavad asjad on omadused, mida soovite oma mudelist tegelikult eemaldada. Olulise elemendi tähelepanuta jätmine ei ole mudel; see on viga.
Toimetanud Anne Marie Helmenstine, Ph.