Κάποτε άκουσα ένα ακρωνύμιο για τα καλύτερα κομμάτια συμβουλών για τη φυσική που πήρα ποτέ: Keep It Simple, Stupid (KISS). Στη φυσική, ασχολούμαστε συνήθως με ένα σύστημα το οποίο είναι, στην πραγματικότητα, πολύ περίπλοκο. Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε ένα από τα ευκολότερα φυσικά συστήματα που πρέπει να αναλύσουμε: ρίχνοντας μια μπάλα.
Ιδεοποιημένο μοντέλο ρίψης μπάλας τένις
Μπορείτε να ρίξετε μια μπάλα τένις στον αέρα και έρχεται πίσω, και θέλετε να αναλύσετε την κίνηση του. Πόσο περίπλοκο είναι αυτό;
Η μπάλα δεν είναι τελείως στρογγυλή, για ένα πράγμα. έχει τα περίεργα ασαφή πράγματα σε αυτό. Πώς αυτό επηρεάζει την κίνηση του; Πόσο άνεμος είναι; Μήπως κάνατε λίγο γύρισμα στην μπάλα όταν το ρίξατε; Σχεδόν σίγουρα. Όλα αυτά μπορούν να επηρεάσουν την κίνηση της μπάλας μέσω του αέρα.
Και αυτά είναι τα προφανή! Καθώς ανεβαίνει, το βάρος του μεταβάλλεται ελαφρώς, με βάση την απόσταση του από το κέντρο της Γης. Και η Γη περιστρέφεται, οπότε ίσως αυτό να έχει κάποια επίδραση στη σχετική κίνηση της μπάλας. Εάν ο Ήλιος είναι έξω, τότε υπάρχει φως που χτυπά την μπάλα, η οποία μπορεί να έχει ενεργειακές επιπτώσεις. Τόσο ο Ήλιος όσο και η Σελήνη έχουν βαρυτικά αποτελέσματα στην μπάλα του τένις, έτσι πρέπει να ληφθούν υπόψη; Τι γίνεται με την Αφροδίτη;
Βλέπουμε γρήγορα αυτό το σπειροειδές εκτός ελέγχου. Υπάρχουν πάρα πολλά πράγματα στον κόσμο για μένα για να καταλάβω πώς όλα αυτά έχουν επιπτώσεις σε με ρίχνοντας την μπάλα του τένις; Τι μπορούμε να κάνουμε?
Χρήση στη Φυσική
Στη φυσική, ένα μοντέλο (ή εξιδανικευμένο μοντέλο) είναι μια απλοποιημένη έκδοση του φυσικού συστήματος που απομακρύνει τις περιττές πτυχές της κατάστασης.
Ένα πράγμα που συνήθως δεν ανησυχούμε είναι το φυσικό μέγεθος του αντικειμένου, ούτε πραγματικά η δομή. Στο παράδειγμα της μπάλας του τένις, την αντιμετωπίζουμε ως ένα απλό αντικείμενο και αγνοούμε την ασαφή. Εκτός αν είναι κάτι που μας ενδιαφέρει ειδικά, θα αγνοήσουμε επίσης το γεγονός ότι γυρίζει. Η αντίσταση του αέρα αγνοείται συχνά, όπως και ο άνεμος. ο βαρύτητα οι επιρροές του Ήλιου, της Σελήνης και άλλων ουράνιων σωμάτων αγνοούνται, όπως και η επίδραση του φωτός στην επιφάνεια της μπάλας.
Μόλις απομακρυνθούν όλες αυτές οι περιττές περισπασμούς, μπορείτε να αρχίσετε να εστιάζετε στις ακριβείς ιδιότητες της κατάστασης που σας ενδιαφέρει να εξετάσετε. Για να αναλύσει την κίνηση μιας μπάλας του τένις, αυτό θα ήταν συνήθως οι μετατοπίσεις, ταχύτητες, και οι δυνάμεις βαρύτητας που εμπλέκονται.
Χρήση προσοχής με ιδεατά μοντέλα
Το πιο σημαντικό πράγμα στην εργασία με ένα εξιδανικευμένο μοντέλο είναι να βεβαιωθείτε ότι τα πράγματα που απογυμνώνετε είναι πράγματα που είναι δεν απαραίτητες για την ανάλυσή σας. Τα χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα θα καθοριστούν από το υπόθεση ότι σκέφτεστε.
Αν σπουδάζεις στροφορμή, η περιστροφή ενός αντικειμένου είναι απαραίτητη. αν σπουδάζετε Δισδιάστατη κινηματική, μπορεί να το αγνοήσει. Εάν πετάτε μια μπάλα τένις από ένα αεροπλάνο σε υψηλό υψόμετρο, ίσως θελήσετε να λάβετε υπόψη την αντοχή στον άνεμο, για να δείτε αν η μπάλα χτυπά μια ταχύτητα τερματικού και σταματάει να επιταχύνεται. Εναλλακτικά, μπορεί να θέλετε να αναλύσετε τη μεταβλητότητα της βαρύτητας σε μια τέτοια κατάσταση, ανάλογα με το επίπεδο ακρίβειας που χρειάζεστε.
Όταν δημιουργείτε ένα εξιδανικευμένο μοντέλο, βεβαιωθείτε ότι τα πράγματα που εξαλείφετε είναι χαρακτηριστικά που πραγματικά θέλετε να εξαλείψετε από το μοντέλο σας. Η παραμέληση αγνοώντας ένα σημαντικό στοιχείο δεν είναι ένα μοντέλο. είναι λάθος.
Επεξεργάστηκε από Anne Marie Helmenstine, Ph. D.