Nekoč sem slišal kratico za najboljše nasvete o fiziki, kar sem jih kdaj dobil: Naj bo preprosto, neumno (KISS). V fiziki se običajno ukvarjamo s sistemom, ki je v resnici zelo zapleten. Za primer razmislimo o enem najlažjih fizičnih sistemov za analizo: metanju žoge.
Idealiziran model metanja teniške žoge
Teniško žogo vržete v zrak in ta se vrne nazaj in želite analizirati njeno gibanje. Kako zapleteno je to?
Lopta ni popolnoma okrogla; ima na sebi tiste čudne nejasne stvari. Kako to vpliva na njegovo gibanje? Kako vetrovno je? Ste si malo vrteli na žogo, ko ste jo vrgli? Skoraj zagotovo. Vse naštete stvari lahko vplivajo na gibanje žoge po zraku.
In to so očitne! Ko narašča, se njegova teža dejansko nekoliko spremeni, glede na razdaljo od središča Zemlje. In Zemlja se vrti, zato bo to morda vplivalo na relativno gibanje žoge. Če je sonce zunaj, potem žoga udarja po žogi, kar ima lahko posledice energije. Tako Sonce kot Luna imata gravitacijski učinek na teniško žogo, torej ju je treba upoštevati? Kaj pa Venera?
Ta spirala se hitro vidi izpod nadzora. Na svetu se mi dogaja preveč, da bi ugotovil, kako vse to vpliva na to, da metam teniško žogo? Kaj lahko storimo?
Uporaba v fiziki
V fiziki model (oz idealiziran model) je poenostavljena različica fizičnega sistema, ki odstranjuje nepotrebne vidike situacije.
Ena stvar, ki je običajno ne skrbimo, je fizična velikost predmeta in pravzaprav njegova zgradba. V primeru teniške žoge to obravnavamo kot preprost točkovni predmet in ignoriramo. Če to ni nekaj, kar nas posebej zanima, bomo prezrli tudi dejstvo, da se vrti. Zračni upor se pogosto prezre, prav tako tudi veter. The gravitacija vplivi Sonca, Lune in drugih nebesnih teles se ne upoštevajo, prav tako tudi vpliv svetlobe na površino kroglice.
Ko bodo vsa ta nepotrebna odvračanja odvzeta, se lahko začnete osredotočati na natančne lastnosti situacije, ki vas zanima preučiti. Da bi analizirali gibanje teniške žoge, to bi bili običajno premiki, hitrostiin vključene gravitacijske sile.
Uporaba nege z idealiziranimi modeli
Pri delu z idealiziranim modelom je najpomembnejše poskrbite, da so stvari, ki jih odstranjujete, stvari, ki so ne potreben za vašo analizo. Potrebne lastnosti bodo določile hipoteza da razmišljate.
Če študiraš kotni zagon, predenje predmeta je nujno; če študiraš 2-dimenzionalna kinematika, jo bo morda prezrlo. Če vrnete teniško žogo z letala na visoki nadmorski višini, boste morda želeli upoštevati upor vetra, da bi videli, ali žoga zadene končno hitrost in preneha pospeševati. Lahko pa želite analizirati spremenljivost težnosti v takih razmerah, odvisno od stopnje natančnosti, ki jo potrebujete.
Pri ustvarjanju idealiziranega modela poskrbite, da bodo stvari, ki jih odpravljate, lastnosti, ki jih dejansko želite odstraniti iz svojega modela. Brezskrbno ignoriranje pomembnega elementa ni model; to je napaka.
Uredil Anne Marie Helmenstine, dr.