Fizikte İdealleştirilmiş Model

Bir zamanlar şimdiye kadar aldığım en iyi fizik tavsiyeleri için bir kısaltma duydum: Basit Tut, Aptal (KISS). Fizikte, genellikle gerçekte çok karmaşık bir sistemle uğraşıyoruz. Örnek olarak, analiz edilmesi en kolay fiziksel sistemlerden birini düşünelim: bir top atma.

Havaya bir tenis topu atıyorsunuz ve geri geliyor ve hareketini analiz etmek istiyorsunuz. Bu ne kadar karmaşık?

Top bir şey için mükemmel yuvarlak değil; üzerinde garip bulanık şeyler var. Bu hareketini nasıl etkiler? Ne kadar rüzgarlı? Attığınız zaman topa biraz spin mi attınız? Neredeyse kesin. Tüm bunların topun havadaki hareketi üzerinde etkisi olabilir.

Ve bunlar bariz olanlar! Artarken, ağırlığı aslında Dünya'nın merkezine olan mesafesine bağlı olarak biraz değişir. Ve Dünya dönüyor, bu yüzden belki de topun göreceli hareketinde bir miktar etkiye sahip olacak. Güneş sönerse, o zaman topa isabet eden, enerji yansımaları olabilen ışık var. Hem Güneş'in hem de Ay'ın tenis topu üzerinde yerçekimi etkileri vardır, bu yüzden bunlar dikkate alınmalı mı? Venüs ne olacak?

Bu sarmalın kontrolden çıktığını hemen görüyoruz. Dünyada tenis topunu atmamın beni nasıl etkilediğini anlamak için çok fazla şey var mı? Ne yapabiliriz?

Fizikte bir model (veya idealize model), fiziksel sistemin durumun gereksiz yönlerini ortadan kaldıran basitleştirilmiş bir sürümüdür.

Tipik olarak endişe etmediğimiz bir şey, nesnenin fiziksel boyutu ya da gerçekten yapısıdır. Tenis topu örneğinde, bunu basit bir nokta nesnesi olarak ele alıyoruz ve bulanıklığı görmezden geliyoruz. Özellikle ilgilendiğimiz bir şey olmadığı sürece, dönüyor olduğu gerçeğini de göz ardı edeceğiz. Hava direnci rüzgar gibi sıklıkla göz ardı edilir. Yerçekimi Güneş, Ay ve diğer göksel cisimlerin etkileri, ışığın topun yüzeyi üzerindeki etkisi gibi göz ardı edilir.

Tüm bu gereksiz dikkat dağıtıcı unsurlar kaldırıldıktan sonra, incelemek istediğiniz durumun kesin niteliklerine odaklanmaya başlayabilirsiniz. Bir tenis topunun hareketini analiz etmek, bu genellikle yer değiştirmelerdir, hızlarve yerçekimi kuvvetleri dahil.

İdealleştirilmiş bir modelle çalışmanın en önemli yanı sıyırdığın şeylerin değil analiz için gerekli. Gerekli olan özellikler, hipotez düşünüyoruz.

Eğer çalışıyorsan açısal momentum, bir nesnenin dönüşü önemlidir; eğer çalışıyorsan 2 boyutlu kinematik, görmezden gelebilir. Bir uçaktan yüksek irtifada bir tenis topu atıyorsanız, topun bir terminal hıza çarpıp çarpmadığını ve hızlanmasının durup durmadığını görmek için rüzgar direncini dikkate almak isteyebilirsiniz. Alternatif olarak, ihtiyacınız olan hassasiyet seviyesine bağlı olarak, böyle bir durumda yerçekiminin değişkenliğini analiz etmek isteyebilirsiniz.

İdealleştirilmiş bir model oluştururken, ortadan kaldırdığınız şeylerin modelinizden gerçekten kaldırmak istediğiniz özellikler olduğundan emin olun. Dikkatsizce önemli bir unsuru görmezden gelmek bir model değildir; bu bir hata.

Tarafından düzenlendi Anne Marie Helmenstine, Doktora