Milyen matematikai fogalmakra van szükség az egyetemi szintű fizikaórák megértéséhez?

A fizika matematikai szempontból írja le a világot. Még akkor is, ha nem tervez semmilyen fizikaórát a főiskolán a főiskolán, a bevezető szint után megérteni néhány matematikai fogalmat - az algebra, a geometria és a trigonometria fogalmát -, hogy lépést tartson az osztály. És ha fizika szakot tervez vagy más módon folytatja a fizika oktatását, akkor jól meg kell ismernie a felsőbb matematikai fogalmakat is.

Az Algebra abszolút eleme a matematikai készségeknek, amelyekre szükséged lesz egy főiskolai fizika tanfolyamon. Bevezetést nyújt a változók és állandók ötleteibe, valamint a lineáris és kvadratikus egyenletek manipulálásának és megoldásának ötleteibe. A lineáris algebra különösen szükséges a lineáris egyenletrendszerek megoldásához és mátrixként vagy vektorként történő kifejezéséhez. Az algebra szükséges az analitikus geometria megértéséhez is, amely geometriai objektumokat, például síkokat és gömböket tanulmányoz algebrai egyenletek segítségével.

A fizika a tárgyak és a mozgás térben és időben történő vizsgálata; a geometria, amely a matematika ága, amelyet a tér és a formák tulajdonságainak szentelnek, létfontosságú. A fizikus hallgatóknak ismerniük kell a kétdimenziós euklideszi geometria fogalmait, megértetve velük a fogalmakat mint a kongruencia, a hasonlóság és a szimmetria, valamint az analitikai geometria, beleértve a derékszögű, poláris és gömb alakú vektorokat koordináták. A trigonometria, amely a derékszögű háromszögek tanulmányozásával kezdődik és folytatódik a a sin, cos és tan trigonometrikus függvények különösen szükségesek a komponensek megtalálásához vektorok.

Számos főiskola olyan fizikai órát kínál a nem tudományos szakos hallgatók számára, amely nem igényel számítást. Ha nem kíván további fizikai órákat venni, akkor a számítás nélküli fizika jó bevezetésként szolgál az alapfogalmakhoz. A fizikában azonban sok olyan fogalom létezik, amelyet nem lehet teljesen megérteni az alapul szolgáló matematika megértése nélkül. Számításra van szükség a „munka” fogalmának pontos meghatározásához, valamint a kinematika és a dinamika számos más aspektusának leírásához. A hallgatóknak még a nem szakos fizika tanfolyamokon is biztosan meg kell érteniük az algebrát, a geometriát és a trigonometriát.

A kvantummechanika bevezetésével a fizikába a valószínűség területe hirtelen olyan fontossá vált, mint korábban. A magasabb szintű fizika tanfolyamokat tervező hallgatók azt tapasztalják, hogy a kvantumfizika feltárásához szükségük van a valószínűség megértésére. Ezenkívül a fizika számos problémája nem oldható meg pontosan zárt formában, és matematikai módszereket igényelnek a közelítésre, például a teljesítménysorok bővítésére és a nyeregpont integrálására.