Rumus atau Kode? Itu Semua Angka Ketika Datang ke Fisika

Rumus atau Kode? Itu Semua Angka Ketika Datang ke Fisika

[ad_1]

Semua orang sudah menggunakan komputer dalam fisika. Paling tidak, siswa menggunakan kalkulator genggam (saya ragu ada yang masih menggunakan kalkulator aturan geser). Juga, menjadi lebih umum untuk meminta siswa memecahkan masalah fisika dengan membuat dan mengkode program mereka sendiri — dan menurut saya itu hal yang baik. Jika Anda tidak terbiasa dengan penghitungan numerik ini (nama lain untuk fisika komputasi), ide dasarnya adalah mengambil masalah dan memecahnya menjadi banyak masalah yang lebih kecil dan lebih sederhana. Masalah yang lebih kecil ini lebih mudah dipecahkan, tetapi Anda mendapatkan begitu banyak perhitungan sehingga pada dasarnya Anda harus menulis program komputer untuk menyelesaikannya (tetapi secara teknis Anda tidak harus menggunakan komputer).

Tetapi karena metode numerik menjadi lebih umum, kita juga harus mendiskusikan peran metode ini dalam kaitannya dengan sifat sains. Saya sering melihat kutipan seperti ini: “Metode komputasi memperluas perangkat kita dalam fisika. Sekarang kita memiliki tiga bagian sains: eksperimen, teori, dan komputasi.”

Namun, ini tidak benar. Anda tidak dapat memecah sains menjadi tiga bagian berbeda. Metode dan teori komputasi sebenarnya hanyalah dua versi penghitungan — dan keduanya sebenarnya tidak terlalu berbeda. Saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana ini sama, tetapi pertama-tama izinkan saya menjelaskan tentang sifat sains. Sains adalah tentang membangun dan menguji model. Kami membuat model tentang cara kerja alam semesta, dan kemudian kami menguji model ini dengan bukti eksperimental. Model ini dapat berupa model fisik aktual (seperti bola dunia), model konseptual, persamaan — atau bahkan program komputer. Jadi, baik “teori” dan “komputasi” adalah model.

Mari kita mulai dengan massa yang terhubung ke pegas. Jujur saja, kami fisikawan MENCINTAI situasi ini. Ini cukup mudah untuk dipecahkan tetapi cukup rumit sehingga kita dapat memperkirakan banyak hal lain hanya sebagai massa pada pegas. Misalnya, ketika balok diletakkan di atas meja, gaya kontak dapat dimodelkan sebagai pegas. Bahkan interaksi antar atom dalam benda padat dapat diperkirakan sebagai gaya pegas. Sungguh, masalah ini ada dimana-mana. Tapi ini dia dalam bentuknya yang paling dasar.

Video: Rhett Allain

Saya akan menyelesaikan masalah ini dengan dua cara. Pertama, saya akan menyelesaikannya secara numerik dengan memecahnya menjadi potongan-potongan kecil (dan menggunakan beberapa kode Python). Setelah itu, saya akan menemukan solusi analitis — solusi yang merupakan fungsi bentuk tertutup (seperti dalam istilah kosinus) sehingga Anda dapat memasukkan angka dan parameter apa pun yang Anda inginkan untuk mendapatkan banyak solusi. Tetapi pada akhirnya, saya akan menunjukkan kepada Anda bahwa kedua metode ini tidak terlalu berbeda.

Solusi Numerik

Untuk membuat model numerik untuk massa yang terhubung ke pegas, kita memerlukan ekspresi gaya yang diberikan pegas. Jika Anda mengambil pegas dan menariknya, pegas akan tertarik kembali dengan beberapa kekuatan. Semakin banyak Anda meregangkannya, semakin keras ia menariknya. Misalkan posisi suatu massa diberikan oleh variabel x sehingga ini juga merupakan regangan pegas. Dalam hal ini, gaya pegas (dalam satu dimensi) adalah:

Diposting oleh : joker123

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

Releated

2020 Adalah Salah Satu Tahun Terpanas dalam Catatan

2020 Adalah Salah Satu Tahun Terpanas dalam Catatan

[ad_1] Bumi menyala kebakaran tahun lalu (seandainya Anda lupa), dengan kebakaran hutan Pantai Barat yang memecahkan rekor, gelombang panas Siberia, dan badai Atlantik. Sekarang para ilmuwan pemerintah telah menghitung angka di balik kekacauan planet ini. NASA baru saja merilis laporan tahunan tentang suhu tahunan, dan dikatakan bahwa 2020 melampaui atau menyamai 2016 sebagai tahun terpanas […]