Die Welt ist chaotisch. Perfektion macht Physik einfach

manchmal das Universum Zu kompliziert zum Analysieren.

Verdammt, wenn Sie einen Tennisball nehmen und quer durch den Raum werfen, ist selbst das ziemlich kompliziert. Nachdem er Ihre Hand verlassen hat, hat der Ball eine gravitative Wechselwirkung mit dem Boden, wodurch er in Richtung Boden beschleunigt wird. Die Kugel dreht sich bei der Bewegung, was bedeutet, dass auf einer Seite der Kugel möglicherweise mehr Reibungswiderstand vorhanden ist als auf der anderen. Der Ball kollidiert auch mit einigen Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen in der Luft – und einigen diese Moleküle interagieren schließlich damit sogar mehr Luft. Die Luft selbst ist nicht einmal stationär – die Dichte ändert sich, wenn sich der Ball höher bewegt, und die Luft kann sich bewegen. (Wir nennen das normalerweise Wind.) Sobald der Ball den Boden berührt, ist nicht einmal der Boden ganz flach. Ja, es sieht flach aus, aber es befindet sich auf der Oberfläche eines kugelförmigen Planeten.

Aber nicht alles ist verloren. Wir können diesen Tennisball noch modellieren. Alles, was wir brauchen, ist etwas Perfektion. Dies sind vereinfachte Näherungen, die aus einem unmöglichen Problem ein lösbares machen.

Bei einem Tennisball können wir davon ausgehen, dass die gesamte Masse in einem Punkt konzentriert ist (der Ball hat also keine tatsächlichen Abmessungen) und dass auf ihn nur die statische Schwerkraft einwirkt, die nach unten zieht. Warum ist es in Ordnung, all diese anderen Interaktionen zu ignorieren? Das liegt daran, dass sie keinen großen (oder sogar messbaren) Unterschied machen.

Ist das vor dem Physikgericht überhaupt legal? Nun, in der Wissenschaft dreht sich alles um den Modellbildungsprozess, einschließlich der Gleichung der Flugbahn eines Tennisballs. Am Ende des Tages, wenn die experimentellen Beobachtungen (wo der Ball landet) mit dem Modell übereinstimmen (vorhersagen, wo er landet), können wir loslegen. Für den perfekten Tennisball funktioniert alles sehr Wir werden. Tatsächlich wird die Physik eines geworfenen Balls zu einer Testfrage in einem einführenden Physikunterricht. Andere Idealisierungsprozesse sind schwieriger, wie zum Beispiel der Versuch, die Erdkrümmung allein durch den Blick auf dieses sehr lange Terminal am Flughafen von Atlanta zu bestimmen. Aber Physiker machen so etwas ständig.

Die vielleicht berühmteste idealistische Operation wurde von Galileo Galilei durchgeführt, als er die Natur der Bewegung untersuchte. Er versuchte herauszufinden, was mit einem sich bewegenden Objekt passieren würde, wenn man keine Kraft darauf ausübte. Zu dieser Zeit folgte fast jeder den Lehren von Aristoteles, der sagte, dass wenn keine Kraft auf ein sich bewegendes Objekt ausgeübt wird, es anhält und in Ruhe bleibt. (Obwohl sein Werk ungefähr 1.800 Jahre alt war, dachten die Leute, Aristoteles sei zu groß, um falsch zu liegen.)

Aber Galilei war nicht einverstanden. Es wurde angenommen, dass es sich mit konstanter Geschwindigkeit fortbewegen würde.

Wenn Sie ein sich bewegendes Objekt untersuchen möchten, müssen Sie sowohl Position als auch Zeit messen, damit Sie seine Geschwindigkeit oder seine Positionsänderung dividiert durch die Zeitänderung berechnen können. aber es gibt ein Problem. Wie misst man genau die Zeit, die sich Objekte mit hoher Geschwindigkeit über kurze Distanzen bewegen? Wenn Sie etwas aus einer relativ geringen Höhe, beispielsweise aus 10 Metern, fallen lassen, dauert es weniger als zwei Sekunden, bis es den Boden erreicht. Um 1600 zurückzugehen, als Galilei noch lebte, war diese Zeit sehr schwer zu messen. Stattdessen betrachtete Galileo eine Kugel, die über die Bahn rollte.

William

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