Forskellen mellem lov og princip i fysik

Udtrykkene forskere bruger til at beskrive, hvad de studerer, kan virke vilkårlige. Det kan synes som om ord, de bruger, kun er ord med intet andet for dem. Men ved at studere de udtryk, som forskere bruger til at beskrive forskellige fænomener, kan du bedre forstå betydningen bag dem.

•••Syed Hussain Ather

Newtons lov om universel tyngdekraft demonstrerer den universaliserbare, fælles natur af love, der beskriver naturen og universet.

Forskellene mellem terminologi i betydningen af ​​en fysiklov og fysikens principper kan være forvirrende.

• Lovgivning er generelle regler og ideer, der følger universets natur, mens principper beskriver specifikke fænomener, der kræver klarhed og forklaring. Andre udtryk som sætninger, teorier og regler kan beskrive naturen og universet. At forstå forskellene mellem disse udtryk i fysik kan forbedre din retorik og sprog, når du taler om videnskab.

EN lov er en vigtig indsigt i universets natur. En lov kan eksperimentelt verificeres ved at tage i betragtning observationer om universet og spørge, hvilken generel regel der styrer dem. Lovgivning kan være et sæt kriterier til beskrivelse af fænomener som Newtons første lov (et objekt vil forblive i ro eller bevæge sig med en konstant hastighedsbevægelse, medmindre den påvirkes af en ekstern kraft) eller en ligning som Newtons anden lov

Loven udledes gennem masser af observationer og tager højde for forskellige muligheder for konkurrerende hypoteser. De forklarer ikke en mekanisme, hvormed et fænomen opstår, men snarere beskriver disse mange observationer. Uanset hvilken lov der bedst kan tage højde for disse empiriske observationer ved at forklare fænomener på en generel, universaliseret måde, er den lov, som forskere accepterer. Loven anvendes på alle objekter uanset scenarie, men de er kun meningsfulde inden for bestemte sammenhænge.

EN princip er en regel eller mekanisme, hvormed specifikke videnskabelige fænomener virker. Principper har typisk flere krav eller kriterier, når de kan bruges. De kræver generelt mere forklaring for at artikulere i modsætning til en enkelt universel ligning.

Principper kan også beskrive specifikke værdier og begreber såsom entropi eller Archimedes-princippet, der relaterer opdrift til vægten af ​​fortrængt vand. Forskere følger typisk en metode til at identificere et problem, indsamle information, forme og teste hypoteser og drage konklusioner, når de fastlægger principper.

Principper kan også være generelle ideer, der styrer discipliner som celleteori, genteori, evolution, homeostase og love om termodynamik, der er en videnskabelig principdefinition i biologi De er involveret i en række fænomener inden for biologi, og i stedet for at give et bestemt universelt træk ved universet er de beregnet til at fremme teorier og forskning i biologi.

Der er andre eksempler på videnskabelige principper i hverdagen. Det er umuligt at skelne mellem en tyngdekraft og inertiekraften, kraften til at fremskynde et objekt, kendt som ækvivalensprincippet. Det fortæller dig, at hvis du er i en elevator i frit fald, ville du ikke være i stand til at måle tyngdekraften kraft, fordi du ikke kunne skelne mellem den og den kraft, der trækker dig i den modsatte retning af tyngdekraft.

Newtons første lov, at et objekt i bevægelse forbliver i bevægelse, indtil det bliver handlet af en ekstern styrke, betyder objekter, der ikke har nogen nettokraft (summen af ​​alle kræfter på et objekt) ikke vil opleve acceleration. Det vil enten forblive i ro eller bevæge sig med en konstant hastighed, retning og hastighed på et objekt. Det er meget centralt og fælles for mange fænomener i, hvordan det forbinder bevægelsen af ​​et objekt med de kræfter, der virker på det, uanset om det er en himmellegeme eller en kugle, der hviler på jorden.

Newtons anden lov, F = ma, lader dig bestemme accelerationen eller massen fra denne nettokraft for disse objekter. Du kan beregne nettokraften på grund af tyngdekraften på en faldende kugle eller en bil, der drejer. Dette grundlæggende træk ved fysiske fænomener gør det til en universaliseret lov.

Newtons tredje lov illustrerer også disse træk. Newtons tredje lov siger, at der for hver handling er en lige og modsat reaktion. Erklæringen betyder, at der i hver interaktion er et par kræfter, der virker på de to interagerende objekter. Når solen trækker planeterne mod den, når de kredser, trækker planeterne tilbage som svar. Disse fysiske love beskriver disse naturtræk som iboende i universet.

Heisenbergs usikkerhedsprincip kan beskrives som "intet har en bestemt position, en bestemt bane eller et bestemt momentum", men det kræver også yderligere forklaring for klarhed. Da fysiker Werner Heisenberg forsøgte at studere subatomære partikler med øget præcision, fandt han det umuligt at præcist bestemme en partikels momentum og position samtidigt.

Heisenberg brugte det tyske ord "Ungenauigkeit", hvilket betyder "upræcision" ikke "usikkerhed" til at beskrive dette fænomen, som vi ville kalde Usikkerhedsprincip. Momentum, produktet af et objekts hastighed og masse og position er altid i en afvejning mellem hinanden.

Det originale tyske ord beskriver fænomenerne mere præcist end ordet "usikkerhed" gør. Usikkerhedsprincippet tilføjer usikkerhed til observationer baseret på en præcision af en fysikers videnskabelige målinger. Fordi disse principper i høj grad afhænger af kontekst og betingelser for princippet, er de mere som vejledende teorier, der bruges til at forudsige universets fænomener, end love er.

Hvis en fysiker studerede bevægelsen af ​​en elektron i en stor kasse, kunne hun få en ret nøjagtig ide om, hvordan den ville bevæge sig gennem kassen. Men hvis kassen blev gjort mindre og mindre, således at elektronen ikke kunne bevæge sig, ville vi vide mere om, hvor elektronen er, men vide meget mindre om, hvor hurtigt den kørte. For genstande i vores hverdag, som f.eks. En bil i bevægelse, kan du bestemme momentum og position, men der vil stadig være en meget usikkerhed med disse målinger, fordi usikkerheden er meget mere signifikant for partikler end hverdagen genstande.

Mens love og principper beskriver disse to forskellige ideer på tværs af fysik, biologi og andre discipliner, teorier er samlinger af begreber, love og ideer til at forklare observationer af universet. Evolutionsteorien og den generelle relativitetsteori beskriver, hvordan arter har ændret sig gennem generationer, og hvordan massive genstande fordrejer henholdsvis rumtid gennem tyngdekraften.

•••Syed Hussain Ather

I matematik kan forskere henvise til sætninger, matematiske påstande, der kan bevises eller afkræftes, og lemmaer, mindre vigtige resultater, der normalt bruges som trin til at bevise sætninger. Pythagoras sætning afhænger af geometrien af ​​en ret trekant for at bestemme længden af ​​deres sider. Det kan bevises matematisk.

Hvis x og y er to hele tal så, at a = x²- y², b = 2xyog c = x2 + y2, derefter:

1. -en² + b² = (x² - y²)² + (2xy)²
2. -en² + b² = x⁴ - 2x²y² + x⁴ + 4x²y²
3. -en² + b² = x⁴ + 2x²y² + x⁴
4. -en² + b² = (x² + y²)²= c²

•••Syed Hussain Ather

Andre vilkår er muligvis ikke så klare. Forskellen mellem a Herske og et princip kan diskuteres, men regler henviser generelt til, hvordan man bestemmer det rigtige svar ud fra forskellige muligheder. Højre-reglen lader fysikere bestemme, hvordan elektrisk strøm, magnetfelt og magnetisk kraft afhænger af hinandens retning. Selvom det er baseret på grundlæggende love og teorier om elektromagnetisme, bruges det mere som en generel "tommelfingerregel" til løsning af ligninger inden for elektricitet og magnetisme.

At undersøge retorikken bag, hvordan forskere kommunikerer, fortæller dig mere om, hvad de mener, når de beskriver universet. At forstå brugen af ​​disse udtryk er relevant for at forstå deres sande betydning.