Forskjellen mellom lov og prinsipp i fysikk

Begrepene forskere bruker for å beskrive det de studerer, kan virke vilkårlige. Det kan virke som om ord de bruker bare er ord uten noe annet. Men å studere begrepene forskere bruker for å beskrive forskjellige fenomener, lar deg bedre forstå betydningen bak dem.

•••Syed Hussain Ather

Newtons lov om universell gravitasjon demonstrerer den universaliserbare, vanlige naturen til lover som beskriver naturen og universet.

Forskjellene mellom terminologi i betydningen av en fysikklov og fysikkens prinsipper kan være forvirrende.

• Lover er generelle regler og ideer som følger universets natur, mens prinsipper beskriver spesifikke fenomener som krever klarhet og forklaring. Andre begreper som teoremer, teorier og regler kan beskrive naturen og universet. Å forstå forskjellene mellom disse begrepene i fysikk kan forbedre retorikken og språket ditt når du snakker om vitenskap.

EN lov er en viktig innsikt om universets natur. En lov kan eksperimentelt verifiseres ved å ta i betraktning observasjoner om universet og spørre hvilken generell regel som styrer dem. Lover kan være et sett med kriterier for å beskrive fenomener som Newtons første lov (et objekt vil forbli i ro eller bevege seg med en konstant hastighetsbevegelse med mindre den påvirkes av en ekstern kraft) eller en ligning som Newtons andre lov

Lover blir utledet gjennom mange observasjoner og regnskap for ulike muligheter for konkurrerende hypoteser. De forklarer ikke en mekanisme der fenomener oppstår, men beskriver snarere disse mange observasjonene. Uansett hvilken lov som best kan redegjøre for disse empiriske observasjonene ved å forklare fenomener på en generell, universalisert måte, er loven forskere aksepterer. Lover brukes på alle objekter uavhengig av scenario, men de er bare meningsfylte i visse sammenhenger.

EN prinsipp er en regel eller mekanisme som bestemte vitenskapelige fenomener fungerer etter. Prinsipper har vanligvis flere krav eller kriterier når de kan brukes. De krever generelt mer forklaring for å artikulere i motsetning til en enkelt universell ligning.

Prinsipper kan også beskrive spesifikke verdier og begreper som entropi eller Archimedes-prinsippet, som relaterer oppdrift til vekten av fortrengt vann. Forskere følger vanligvis en metode for å identifisere et problem, samle informasjon, danne og teste hypoteser og trekke konklusjoner når de bestemmer prinsipper.

Prinsipper kan også være generelle ideer som styrer disipliner som celleteori, genteori, evolusjon, homeostase og lover om termodynamikk som en vitenskapelig prinsippdefinisjon i biologi De er involvert i en rekke fenomener i biologien, og i stedet for å gi et bestemt, universelt trekk ved universet, er de ment å videreføre teorier og forskning i biologi.

Det er andre eksempler på vitenskapelige prinsipper i hverdagen. Det er umulig å skille mellom gravitasjonskraft og treghetskraft, kraften til å akselerere et objekt, kjent som ekvivalensprinsippet. Det forteller deg at hvis du er i en heis i fritt fall, ville du ikke være i stand til å måle tyngdekraften kraft fordi du ikke kunne skille mellom den og kraften som trekker deg i motsatt retning tyngdekraften.

Newtons første lov om at et objekt i bevegelse vil forbli i bevegelse til det blir handlet av en ekstern styrke, betyr at objekter som ikke har nettokraft (summen av alle krefter på et objekt) ikke vil oppleve akselerasjon. Den vil enten være i ro eller bevege seg med en konstant hastighet, retning og hastighet på et objekt. Det er veldig sentralt og vanlig for mange fenomener i hvordan det forbinder bevegelsen til et objekt med kreftene som virker på det, uansett om det er en himmellegeme eller en ball som hviler på bakken.

Newtons andre lov, F = ma, lar deg bestemme akselerasjonen eller massen fra denne nettokraften for disse objektene. Du kan beregne nettokraften på grunn av tyngdekraften til en fallende ball eller en bil som svinger. Dette grunnleggende trekk ved fysiske fenomener gjør det til en universalisert lov.

Newtons tredje lov illustrerer også disse funksjonene. Newtons tredje lov sier at for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon. Uttalelsen betyr at i hver interaksjon er det et par krefter som virker på de to interagerende objektene. Når solen trekker planetene mot den mens de kretser, trekker planetene seg tilbake som svar. Disse fysikklovene beskriver naturens trekk som iboende i universet.

Heisenbergs Usikkerhetsprinsipp kan beskrives som "ingenting har en bestemt posisjon, en bestemt bane eller et bestemt momentum," men det krever også ytterligere forklaring for klarhet. Da fysiker Werner Heisenberg forsøkte å studere subatomære partikler med økt presisjon, fant han det umulig å nøyaktig bestemme en partikkels fremdrift og posisjon samtidig.

Heisenberg brukte det tyske ordet "Ungenauigkeit", som betyr "upresisjon" ikke "usikkerhet" for å beskrive dette fenomenet som vi vil kalle Usikkerhetsprinsipp. Momentet, produktet av et objekts hastighet og masse, og posisjon er alltid i en avveining mellom hverandre.

Det opprinnelige tyske ordet beskriver fenomenene mer nøyaktig enn ordet "usikkerhet" gjør. Usikkerhetsprinsippet tilfører usikkerhet til observasjoner basert på upresisjonen til en fysiker vitenskapelige målinger. Fordi disse prinsippene avhenger sterkt av konteksten og forholdene til prinsippet, er de mer som veiledende teorier som brukes til å komme med spådommer om universets fenomener enn lover.

Hvis en fysiker studerte bevegelsen til et elektron i en stor boks, kunne hun få en ganske nøyaktig ide om hvordan den ville bevege seg gjennom hele boksen. Men hvis boksen ble gjort mindre og mindre slik at elektronet ikke kunne bevege seg, ville vi vite mer om hvor elektronet er, men vite mye mindre om hvor raskt det reiste. For gjenstander i vårt daglige liv, for eksempel en bil i bevegelse, kan du bestemme fremdriften og posisjonen, men det vil fortsatt være en veldig liten usikkerhet med disse målingene fordi usikkerhetene er mye mer betydningsfulle for partikler enn hverdagen gjenstander.

Mens lover og prinsipper beskriver disse to forskjellige ideene på tvers av fysikk, biologi og andre disipliner, teorier er samlinger av begreper, lover og ideer for å forklare observasjoner av universet. Evolusjonsteorien og den generelle relativitetsteorien beskriver hvordan arter har endret seg gjennom generasjoner og hvordan massive gjenstander forvrenger henholdsvis romtid gjennom tyngdekraften.

•••Syed Hussain Ather

I matematikk kan forskere referere til setninger, matematiske påstander som kan bevises eller motbevises, og lemmaer, mindre viktige resultater som vanligvis brukes som trinn for å bevise setninger. Pythagoras teorem avhenger av geometrien til en rett trekant for å bestemme lengden på sidene. Det kan bevises matematisk.

Hvis x og y er noen to hele tall slik at a = x²- y², b = 2xy, og c = x2 + y2, deretter:

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 kanskje ikke like klare. Forskjellen mellom a regel og et prinsipp kan diskuteres, men regler refererer generelt til hvordan man skal bestemme det riktige svaret fra forskjellige muligheter. Den høyre regelen lar fysikere bestemme hvordan elektrisk strøm, magnetfelt og magnetisk kraft avhenger av retningen til hverandre. Selv om den er basert på grunnleggende lover og teorier om elektromagnetisme, brukes den mer som en generell "tommelfingerregel" for å løse ligninger i elektrisitet og magnetisme.

Å undersøke retorikken bak hvordan forskere kommuniserer, forteller deg mer om hva de mener når de beskriver universet. Å forstå bruken av disse begrepene er viktig for å forstå deres sanne betydning.