Differenza tra legge e principio in fisica

I termini usati dagli scienziati per descrivere ciò che studiano possono sembrare arbitrari. Può sembrare che le parole che usano siano solo parole senza nient'altro per loro. Ma studiare i termini che gli scienziati usano per descrivere vari fenomeni ti permette di capire meglio il significato dietro di essi.

•••Syed Hussain Ather

La legge di gravitazione universale di Newton dimostra la natura comune e universalizzabile delle leggi che descrivono la natura e l'universo.

Le differenze tra la terminologia nel significato di una legge fisica e i principi della fisica possono creare confusione.

• Le leggi sono regole e idee generali che aderiscono alla natura dell'universo mentre i principi descrivono fenomeni specifici che richiedono chiarezza e spiegazione. Altri termini come teoremi, teorie e regole possono descrivere la natura e l'universo. Comprendere le differenze tra questi termini in fisica può migliorare la retorica e il linguaggio quando si parla di scienza.

UN legge è un'importante intuizione sulla natura dell'universo. Una legge può essere verificata sperimentalmente tenendo conto delle osservazioni sull'universo e chiedendosi quale regola generale le governi. Le leggi possono essere un insieme di criteri per descrivere fenomeni come la prima legge di Newton (un oggetto rimarrà a riposo o muoversi con un moto a velocità costante a meno che non agito da una forza esterna) o un'equazione come la seconda legge di Newton (F = ma per forza netta, massa e accelerazione).

Le leggi sono dedotte attraverso molte osservazioni e tenendo conto di varie possibilità di ipotesi concorrenti. Non spiegano un meccanismo attraverso il quale si verifica un fenomeno, ma, piuttosto, descrivono queste numerose osservazioni. Qualunque legge possa meglio spiegare queste osservazioni empiriche spiegando i fenomeni in modo generale e universalizzato è la legge che gli scienziati accettano. Le leggi vengono applicate a tutti gli oggetti indipendentemente dallo scenario, ma sono significative solo in determinati contesti.

UN principio è una regola o un meccanismo mediante il quale funzionano specifici fenomeni scientifici. I principi in genere hanno più requisiti o criteri quando possono essere utilizzati. In genere richiedono più spiegazioni per articolarsi rispetto a una singola equazione universale.

I principi possono anche descrivere valori e concetti specifici come l'entropia o il principio di Archimede, che mette in relazione la galleggiabilità con il peso dell'acqua spostata. Gli scienziati in genere seguono un metodo per identificare un problema, raccogliere informazioni, formare e testare ipotesi e trarre conclusioni quando determinano i principi.

I principi possono anche essere idee generali che governano discipline come la teoria cellulare, la teoria dei geni, l'evoluzione, l'omeostasi e le leggi della termodinamica essendo una definizione di principio scientifico in biologia Sono coinvolti in una varietà di fenomeni in biologia e, invece di fornire una caratteristica definita e universale dell'universo, hanno lo scopo di promuovere teorie e ricerche in biologia.

Ci sono altri esempi di principi scientifici nella vita quotidiana. È impossibile distinguere tra una forza gravitazionale e la forza d'inerzia, la forza per accelerare un oggetto, nota come principio di equivalenza. Ti dice che se sei in un ascensore in caduta libera, non saresti in grado di misurare la gravità forza perché non riuscivi a distinguere tra essa e la forza che ti tira nella direzione opposta a gravità.

La prima legge di Newton, che un oggetto in movimento rimarrà in movimento finché non agito da una forza esterna, significa oggetti che non hanno forza netta (la somma di tutte le forze su un oggetto) non sperimenteranno accelerazione. Rimarrà fermo o si muoverà con una velocità costante, la direzione e la velocità di un oggetto. È molto centrale e comune a molti fenomeni nel modo in cui collega il moto di un oggetto con le forze che agiscono su di esso, non importa se si tratta di un corpo celeste o di una palla appoggiata a terra.

seconda legge di Newton, F = ma, consente di determinare l'accelerazione o la massa da questa forza netta per questi oggetti. Puoi calcolare la forza netta dovuta alla gravità di una palla che cade o di un'auto che fa una svolta. Questa caratteristica fondamentale dei fenomeni fisici ne fa una legge universalizzata.

Anche la terza legge di Newton illustra queste caratteristiche. La terza legge di Newton afferma che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. L'affermazione significa che in ogni interazione c'è una coppia di forze che agisce sui due oggetti interagenti. Quando il sole attira verso di sé i pianeti mentre orbitano, i pianeti in risposta si tirano indietro. Queste leggi della fisica descrivono queste caratteristiche della natura come inerenti all'universo.

Il principio di indeterminazione di Heisenberg può essere descritto come "nulla ha una posizione definita, una traiettoria definita o un momento preciso", ma richiede anche ulteriori spiegazioni per chiarezza. Quando il fisico Werner Heisenberg ha provato a studiare le particelle subatomiche con maggiore precisione, ha scoperto che era impossibile determinare esattamente la quantità di moto e la posizione di una particella contemporaneamente.

Heisenberg ha usato la parola tedesca "Ungenauigkeit", che significa "imprecisione" e non "incertezza" per descrivere questo fenomeno che chiameremmo il Principio di incertezza. La quantità di moto, il prodotto della velocità e della massa di un oggetto e la posizione sono sempre in equilibrio tra loro.

La parola tedesca originale descrive i fenomeni in modo più accurato rispetto alla parola "incertezza". Il principio di incertezza aggiunge incertezza alle osservazioni basate sull'imprecisione delle misurazioni scientifiche di un fisico. Poiché questi principi dipendono fortemente dal contesto e dalle condizioni del principio, sono più simili alle teorie guida utilizzate per fare previsioni sui fenomeni dell'universo che alle leggi.

Se un fisico studiasse il movimento di un elettrone in una grande scatola, potrebbe avere un'idea abbastanza precisa di come viaggerebbe attraverso la scatola. Ma se la scatola fosse resa sempre più piccola in modo che l'elettrone non potesse muoversi, sapremmo di più su dove si trova l'elettrone, ma sapremmo molto meno su quanto velocemente viaggiava. Per gli oggetti della nostra vita quotidiana, come un'auto in movimento, è possibile determinare lo slancio e la posizione, ma ci sarebbe comunque un piccola quantità di incertezza con queste misurazioni perché le incertezze sono molto più significative per le particelle rispetto a quelle quotidiane oggetti.

Mentre leggi e principi descrivono queste due diverse idee in fisica, biologia e altre discipline, teorie sono raccolte di concetti, leggi e idee per spiegare le osservazioni dell'universo. La teoria dell'evoluzione e la teoria della relatività generale descrivono rispettivamente come le specie sono cambiate nel corso delle generazioni e come oggetti massicci distorcono lo spazio-tempo attraverso la gravità.

•••Syed Hussain Ather

In matematica, i ricercatori possono fare riferimento a teoremi, affermazioni matematiche che possono essere dimostrate o confutate, e lemmi, risultati meno importanti solitamente usati come passaggi per dimostrare teoremi. Il teorema di Pitagora dipende dalla geometria di un triangolo rettangolo per determinare la lunghezza dei loro lati. Può essere dimostrato matematicamente.

Se X e sì sono due numeri interi qualsiasi tale che a = x²− y², b = 2xy, e c = x2 + y2, poi:

1. un² + b² = (x² − y²)² + (2xy)²
2. un² + b² = x⁴ − 2x²sì² + x⁴ + 4x²sì²
3. un² + b² = x⁴ + 2x²sì² + x⁴
4. un² + b² = (x² + si²)²= c²

•••Syed Hussain Ather

Altri termini potrebbero non essere così chiari. La differenza tra a regola e un principio può essere discusso, ma le regole generalmente si riferiscono a come determinare la risposta corretta da diverse possibilità. La regola della mano destra consente ai fisici di determinare come la corrente elettrica, il campo magnetico e la forza magnetica dipendono dalla direzione reciproca. Sebbene sia basato su leggi e teorie fondamentali dell'elettromagnetismo, è più usato come "regola empirica" ​​generale nella risoluzione di equazioni nell'elettricità e nel magnetismo.

Esaminare la retorica dietro il modo in cui gli scienziati comunicano ti dice di più su cosa intendono quando descrivono l'universo. Comprendere l'uso di questi termini è pertinente per comprendere il loro vero significato.