Um modelo idealizado em física

Certa vez, ouvi um acrônimo para os melhores conselhos de física que já recebi: Keep It Simple, Stupid (KISS). Na física, estamos lidando tipicamente com um sistema que é, na realidade, muito complexo. Por exemplo, vamos considerar um dos sistemas físicos mais fáceis de analisar: jogar uma bola.

Você joga uma bola de tênis no ar e ela volta e você quer analisar o movimento dela. Quão complexo é isso?

A bola não é perfeitamente redonda, por um lado; tem aquela coisa estranha e confusa. Como isso afeta seu movimento? Como está ventando? Você jogou um pouco de giro na bola quando a jogou? Quase certamente. Todas essas coisas podem ter um impacto no movimento da bola no ar.

E esses são os óbvios! À medida que aumenta, seu peso realmente muda um pouco, com base na distância do centro da Terra. E a Terra está girando, então talvez isso tenha alguma influência no movimento relativo da bola. Se o sol sair, haverá luz batendo na bola, o que pode ter repercussões energéticas. Tanto o Sol quanto a Lua têm efeitos gravitacionais na bola de tênis, então eles devem ser levados em consideração? E quanto a Vênus?

Vemos rapidamente isso fora de controle. Há muita coisa acontecendo no mundo para eu descobrir como tudo isso afeta em mim jogando a bola de tênis? O que podemos fazer?

Em física, um modelo (ou modelo idealizado) é uma versão simplificada do sistema físico que elimina os aspectos desnecessários da situação.

Normalmente, não nos preocupamos com o tamanho físico do objeto, nem com a estrutura. No exemplo da bola de tênis, tratamos como um objeto pontual simples e ignoramos a imprecisão. A menos que seja algo em que estamos especificamente interessados, também ignoraremos o fato de que está girando. A resistência do ar é frequentemente ignorada, assim como o vento. o gravidade as influências do Sol, da Lua e de outros corpos celestes são ignoradas, assim como o impacto da luz na superfície da bola.

Depois que todas essas distrações desnecessárias forem removidas, você poderá começar a se concentrar nas qualidades exatas da situação que está interessado em examinar. Para analisar o movimento de uma bola de tênis, normalmente seriam os deslocamentos, velocidadese forças de gravidade envolvidas.

A coisa mais importante no trabalho com um modelo idealizado é certifique-se de que as coisas que você está tirando são coisas que são não necessário para sua análise. Os recursos necessários serão determinados pelo hipótese que você está considerando.

Se você está estudando momento angular, a rotação de um objeto é essencial; se você está estudando Cinemática bidimensional, pode ser capaz de ignorá-lo. Se você estiver jogando uma bola de tênis de um avião em alta altitude, convém levar em consideração a resistência do vento, para ver se a bola atinge uma velocidade terminal e para de acelerar. Como alternativa, convém analisar a variabilidade da gravidade em tal situação, dependendo do nível de precisão necessário.

Ao criar um modelo idealizado, verifique se as coisas que você está eliminando são características que realmente deseja eliminar do seu modelo. Ignorar descuidadamente um elemento importante não é um modelo; É um erro.

Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.