Idealizirani model iz fizike

Jednom sam čuo kraticu za najbolje dijelove savjeta iz fizike koje sam ikad dobio: Neka bude jednostavno, glupo (KISS). U fizici se obično bavimo sustavom koji je u stvari vrlo složen. Za primjer, razmotrimo jedan od najlakših fizičkih sustava za analizu: bacanje kugle.

Baciš tenisku loptu u zrak i ona se vrati, a ti želiš analizirati njeno kretanje. Koliko je ovo složeno?

Lopta, zbog jedne stvari, nije savršeno okrugla; na sebi ima one čudne nejasne stvari. Kako to utječe na njegovo kretanje? Koliko je vjetrovito? Jeste li malo bacili na loptu kad ste je bacili? Skoro sigurno. Sve ove stvari mogu imati utjecaja na kretanje kugle kroz zrak.

A to su oni očiti! Kako se povećava, njegova težina se zapravo lagano mijenja, ovisno o udaljenosti od središta Zemlje. I Zemlja se okreće, pa će možda to imati neki utjecaj na relativno kretanje kuglice. Ako Sunce izlazi, onda svjetlost udara lopticu, što može imati posljedice energije. I Sunce i Mjesec gravitacijski djeluju na tenisku kuglu, pa bi to trebalo uzeti u obzir? Što je s Venerom?

Vrlo brzo vidimo da se ta spirala izmiče kontroli. U svijetu se događa previše toga da bih shvatila kako sve to utječe na to da bacam tenisku loptu? Što možemo učiniti?

U fizici model (ili idealizirani model) je pojednostavljena verzija fizičkog sustava koja uklanja nepotrebne aspekte situacije.

Jedna stvar zbog koje se obično ne brinemo je fizička veličina objekta, a zapravo nije ni njegova struktura. U primjeru teniske lopte, tretiramo je kao jednostavan točkasti predmet i zanemarujemo nejasnost. Osim ako to nije nešto što nas posebno zanima, zanemarit ćemo i činjenicu da se vrti. Otpor zraka se često zanemaruje, kao i vjetar. gravitacija utjecaji Sunca, Mjeseca i drugih nebeskih tijela zanemaruju se, kao i utjecaj svjetlosti na površinu kugle.

Nakon što se uklone sva nepotrebna odvraćanja, možete se početi fokusirati na točne kvalitete situacije koja vas zanima. Da bismo analizirali kretanje teniske lopte, to bi obično bili pomaci, brzine, i gravitacijske sile uključene.

Najvažnija stvar u radu s idealiziranim modelom je pobrinite se da stvari koje uklanjate budu stvari koje jesu ne potreban za vašu analizu. Karakteristike koje su neophodne će odrediti hipoteza da razmišljate.

Ako studiraš kutni zamah, predenje predmeta je bitno; ako studiraš 2-dimenzionalna kinematika, to će možda moći zanemariti. Ako bacate tenisku loptu iz aviona s velike visine, možda ćete htjeti uzeti u obzir otpor vjetra, kako biste vidjeli hoće li lopta pogoditi terminalnu brzinu i prestaje ubrzavati. Alternativno, možda želite analizirati varijabilnost gravitacije u takvoj situaciji, ovisno o razini preciznosti koja vam je potrebna.

Kada stvarate idealizirani model, provjerite jesu li stvari koje uklanjate osobine koje zapravo želite eliminirati iz svog modela. Bezbrižno ignoriranje važnog elementa nije model; to je greška.

Uredio Anne Marie Helmenstine, dr. Sc.