9650942586

W celu zrozumienia grupy podobnych zjawisk fizycznych lub właściwości obiektów posługujemy się modelami i modelowaniem.

Pod pojęciem modelu rozumiemy zarówno teoretyczny jak i fizyczny obiekt, którego obserwacja lub analiza ułatwia i umożliwia poznanie właściwości lub rozwiązanie innego badanego obiektu lub zjawiska. Modele formułujemy w celu poglądowego i przybliżonego wyobrażenia sobie myślowego lub wizualnego obrazu obiektu lub zjawiska, jeśli nie wiemy co aktualnie dzieje się. Budujemy je na zasadzie analogii za pomocą obiektów lub pojęć, które są nam dobrze znane. Konstruując model idealizujemy badany układ lub zjawiska przyjmując określone założenia upraszczające. W tym celu stosujemy zasadę abstrahowania, tj. myślowego eliminowania wybranych właściwości oraz wpływu określonych czynników lub ich zmian na badane zjawisko lub obiekt. Najczęściej formułujemy modele teoretyczne (używając odpowiedniego aparatu matematycznego¹⁷), które są hipotetyczną konstrukcją myślową będącą uproszczonym obrazem badanego obiektu, układu ciał, zjawisk lub procesów uwzględniającym ich najistotniejsze właściwości.

Modelowanie to doświadczalna lub matematyczna metoda badania układów i zjawisk fizycznych na podstawie skonstruowanych modeli. Modele teoretyczne badamy wykorzystując do tego celu aparat matematyczny oraz coraz częściej posługując się w tym celu metodami numerycznymi lub symulacjami wykonywanymi na komputerach. Przykładowo: model ruchu harmonicznego to matematyczna analogia nietłumionego ruchu drgającego wahadeł: matematycznego, fizycznego, skrętnego, masy podwieszonej do sprężyny, jak również drgań elektrycznych w układzie LC; model silnika cieplnego to wyidealizowana konstrukcja myślowa rzeczywistego silnika cieplnego; model gazu idealnego to hipotetyczna konstrukcja myślowa stworzona w celu zrozumienia właściwości gazów rzeczywistych; model płynu idealnego to myślowe wyobrażenie płynów ściśliwych i lepkich; model bryły sztywnej to hipotetyczna koncepcja nieodkształcalnego (niedeformowalneg) ciała stałego; model Bohra atomu wodoru to teoretyczna konstrukcja związanego układu złożonego z protonu oraz elektronu oddziaływujących ze sobą siłami elektrycznymi; standardowy model cząstek elementarnych to uproszczony obraz oddziaływań fundamentalnych i budowy materii na poziomie mikroskopowym; standardowy model rozszerzającego się Wszechświata to wyidealizowany scenariusz historii jego ewolucji.

Teoria to usystematyzowany zbiór praw, zasad i twierdzeń (wiedza) pomocny w wyjaśnieniu określonego zbioru zjawisk lub właściwości badanych obiektów. Każda teoria posługuje się modelami oraz modelowaniem i ma na celu rozwiązanie określonej grupy zagadnień. Przykładem służą między innymi: atomistyczna teoria budowy materii, teoria względności (fizyka obiektów poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła), teoria sprężystości, teoria pola elektromagnetycznego, teoria magnetyzmu, teoria grawitacji, teoria cząstek elementarnych.

Prawo fizyczne opisuje prawidłowość występująca w przyrodzie. Jest wyrażane najczęściej w postaci zależności funkcyjnej między dwoma lub więcej wielkościami fizycznymi spełnionej w określonych warunkach. Przykładowo: prawa Kirchhoffa, prawa Keplera, prawo Archimedesa, prawo indukcji elektromagnetycznej Faraday’a, prawo promieniowania Stefana-Boltzmanna.

Wśród praw fizyki istnieją prawa szczególnie ważne, fundamentalne i uniwersalne zwane zasadami. Zasada jest wyrażana jako zdanie złożone z dwóch członów, z których pierwszy jest założeniem, a drugi tezą. Przykłady: zasady dynamiki Newtona, zasady zachowania energii, pędu, momentu pędu, pierwsza i druga zasada termodynamiki, zasada względności, zasada nieoznaczoności Heisenberga.

^I7Językiem fizyki jest matematyka.