Reiz dzirdēju akronīmu labākajiem fizikas padomiem, ko jebkad esmu saņēmis: Keep It Simple, Stupid (KISS). Fizikā mums parasti ir darīšana ar sistēmu, kas patiesībā ir ļoti sarežģīta. Piemēram, apskatīsim vienu no vienkāršākajām analizējamajām fiziskajām sistēmām: bumbiņas mešana.
Ideālizēts tenisa bumbiņas mešanas modelis
Jūs izmetat tenisa bumbiņu gaisā, un tā atgriežas, un jūs vēlaties analizēt tās kustību. Cik tas ir sarežģīti?
Bumba nav pilnīgi apaļa, par vienu lietu; tajā ir tik dīvaini izplūduši sīkumi. Kā tas ietekmē tā kustību? Cik vējains tas ir? Vai, iemetot bumbiņu, jūs mazliet iegriezāt bumbiņu? Gandrīz noteikti. Visas šīs lietas var ietekmēt bumbas kustību pa gaisu.
Un tie ir acīmredzami! Augot, tā svars faktiski nedaudz mainās, ņemot vērā tā attālumu no Zemes centra. Un Zeme griežas, tāpēc, iespējams, tas kaut nedaudz ietekmēs lodes relatīvo kustību. Ja saule nav ārā, bumba triec gaismu, kam var būt enerģijas ietekme. Gan Saulei, gan Mēnesim ir gravitācijas ietekme uz tenisa bumbiņu, tāpēc vai tie būtu jāņem vērā? Kā būs ar Venēru?
Mēs ātri redzam, ka šī spirālveida kontrole nav iespējama. Pasaulē notiek tikai pārāk daudz, lai izdomātu, kā tas viss ietekmē mani, metot tenisa bumbiņu? Ko mēs varam darīt?
Izmantošana fizikā
Fizikā modelis (vai idealizēts modelis) ir fiziskās sistēmas vienkāršota versija, kas novērš nevajadzīgos situācijas aspektus.
Viena lieta, par kuru mēs parasti neuztraucamies, ir objekta fiziskais lielums, ne arī tā struktūra. Tenisa bumbiņas piemērā mēs to traktējam kā vienkāršu punktu priekšmetu un ignorējam izplūdušo. Ja vien tas nav kaut kas īpaši ieinteresēts, mēs ignorēsim arī to, ka tas griežas. Gaisa pretestību, tāpat kā vēju, bieži ignorē. smagums netiek ņemta vērā Saules, Mēness un citu debesu ķermeņu ietekme, tāpat kā gaismas ietekme uz bumbiņas virsmu.
Kad visi šie nevajadzīgie uzmanības novēršanas gadījumi tiek noņemti, varat sākt koncentrēties uz precīzām situācijas īpašībām, kuras jūs interesē pārbaudīt. Lai analizētu tenisa bumbiņas kustību, kas parasti ir pārvietojumi, ātrumi, un iesaistītie gravitācijas spēki.
Kopšanas izmantošana ar idealizētiem modeļiem
Vissvarīgākais darbā ar idealizētu modeli ir pārliecinieties, ka lietas, kuras jūs noņemat, ir lietas, kas ir nē nepieciešami jūsu analīzei. Nepieciešamās funkcijas noteiks hipotēze ka jūs apsverat.
Ja jūs studējat leņķiskais impulss, objekta griešanās ir būtiska; ja tu studē Divdimensiju kinemātika, iespējams, to var ignorēt. Ja metat tenisa bumbiņu no lidmašīnas lielā augstumā, iespējams, vēlēsities ņemt vērā vēja pretestību, lai redzētu, vai bumba sasniedz termināla ātrumu un pārstāj paātrināties. Alternatīvi, iespējams, vēlēsities analizēt smaguma mainīgumu šādā situācijā atkarībā no nepieciešamās precizitātes līmeņa.
Veidojot idealizētu modeli, pārliecinieties, ka jūsu likvidējamās lietas ir īpašības, kuras patiesībā vēlaties noņemt no modeļa. Svarīga elementa neuzmanīga ignorēšana nav paraugs; tā ir kļūda.
Rediģēja Anne Marie Helmenstine, Ph.