Diferența dintre lege și principiu în fizică

Termenii pe care oamenii de știință îi folosesc pentru a descrie ceea ce studiază pot părea arbitrari. Poate părea că cuvintele pe care le folosesc sunt doar cuvinte fără nimic altceva. Dar studierea termenilor pe care oamenii de știință îi folosesc pentru a descrie diverse fenomene vă permite să înțelegeți mai bine semnificația din spatele lor.

•••Syed Hussain Ather

Legea gravitației universale a lui Newton demonstrează natura universalizabilă și comună a legilor care descriu natura și universul.

Diferențele dintre terminologie în sensul unei legi de fizică și principiile fizicii pot fi confuze.

• Legile sunt reguli și idei generale care aderă la natura universului, în timp ce principiile descriu fenomene specifice care necesită claritate și explicații. Alți termeni precum teoreme, teorii și reguli pot descrie natura și universul. Înțelegerea diferențelor dintre acești termeni în fizică vă poate îmbunătăți retorica și limbajul atunci când vorbiți despre știință.

A lege este o perspectivă importantă despre natura universului. O lege poate fi verificată experimental luând în considerare observațiile despre univers și întrebând ce regulă generală le guvernează. Legile pot fi un set de criterii pentru descrierea fenomenelor, cum ar fi prima lege a lui Newton (un obiect va rămâne în repaus sau deplasați cu o mișcare de viteză constantă, cu excepția cazului în care este acționată de o forță externă) sau de o ecuație, cum ar fi a doua lege a lui Newton (F = ma pentru forță netă, masă și accelerație).

Legile sunt deduse prin intermediul multor observații și luând în considerare diferite posibilități de ipoteze concurente. Ele nu explică un mecanism prin care apare un fenomen, ci, mai degrabă, descriu aceste numeroase observații. Orice lege poate explica cel mai bine aceste observații empirice prin explicarea fenomenelor într-o manieră generală și universalizată este legea pe care oamenii de știință o acceptă. Legile sunt aplicate tuturor obiectelor, indiferent de scenariu, dar sunt semnificative numai în anumite contexte.

A principiu este o regulă sau mecanism prin care funcționează fenomene științifice specifice. Principiile au de obicei mai multe cerințe sau criterii atunci când pot fi utilizate. În general, ele necesită mai multe explicații pentru a articula, spre deosebire de o singură ecuație universală.

Principiile pot descrie, de asemenea, valori și concepte specifice, cum ar fi entropia sau principiul Arhimede, care leagă flotabilitatea de greutatea apei deplasate. Oamenii de știință urmează în mod obișnuit o metodă de identificare a unei probleme, colectarea de informații, formarea și testarea ipotezelor și tragerea de concluzii la determinarea principiilor.

Principiile pot fi, de asemenea, idei generale care guvernează discipline precum teoria celulelor, teoria genelor, evoluția, homeostazia și legile termodinamicii, fiind o definiție a principiului științific în biologie Sunt implicați într-o varietate de fenomene din biologie și, în loc să ofere o trăsătură definitivă, universală a universului, sunt meniți să continue teorii și cercetări în biologie.

Există alte exemple de principii științifice în viața de zi cu zi. Este imposibil să se facă distincția între o forță gravitațională și forța inerțială, forța de accelerare a unui obiect, cunoscut sub numele de principiul echivalenței. Vă spune că, dacă vă aflați într-un lift în cădere liberă, nu ați putea măsura gravitaționalul forță pentru că nu puteai distinge între ea și forța care te trage în direcția opusă gravitatie.

Prima lege a lui Newton, că un obiect în mișcare va rămâne în mișcare până când nu va fi acționat de o forță externă, înseamnă că obiectele care nu au forță netă (suma tuturor forțelor asupra unui obiect) nu vor experimenta accelerare. Fie va rămâne în repaus, fie se va deplasa cu o viteză constantă, direcția și viteza unui obiect. Este foarte central și comun pentru multe fenomene în modul în care conectează mișcarea unui obiect cu forțele care acționează asupra lui, indiferent dacă este un corp ceresc sau o minge care se așează pe pământ.

A doua lege a lui Newton, F = ma, vă permite să determinați accelerația sau masa din această forță netă pentru aceste obiecte. Puteți calcula forța netă datorată gravitației unei mingi care se încadrează sau a unei mașini care face o întoarcere. Această caracteristică fundamentală a fenomenelor fizice îl face o lege universalizată.

A treia lege a lui Newton ilustrează și aceste caracteristici. A treia lege a lui Newton prevede că pentru fiecare acțiune există o reacție egală și opusă. Afirmația înseamnă că, în fiecare interacțiune, există o pereche de forțe care acționează asupra celor două obiecte care interacționează. Când Soarele trage planetele spre el în timp ce orbitează, planetele se retrag ca răspuns, Aceste legi ale fizicii descriu aceste trăsături ale naturii ca fiind inerente în univers.

Principiul incertitudinii lui Heisenberg poate fi descris ca „nimic nu are o poziție definită, o traiectorie definită sau un impuls definit”, dar necesită și explicații suplimentare pentru claritate. Când fizicianul Werner Heisenberg a încercat să studieze particulele subatomice cu o precizie sporită, a găsit imposibil să se determine exact impulsul și poziția unei particule simultan.

Heisenberg a folosit cuvântul german „Ungenauigkeit”, care înseamnă „imprecizie” nu „incertitudine” pentru a descrie acest fenomen pe care l-am numi Principiul incertitudinii. Elanul, produsul vitezei și masei unui obiect și poziția sunt întotdeauna la un compromis între ele.

Cuvântul original german descrie fenomenele mai exact decât cuvântul „incertitudine”. Principiul Incertitudinii adaugă incertitudine observațiilor bazate pe imprecizia măsurătorilor științifice ale unui fizician. Deoarece aceste principii depind în mare măsură de contextul și condițiile principiului, ele seamănă mai mult cu teoriile orientative folosite pentru a face predicții despre fenomenele universului decât legile.

Dacă un fizician ar studia mișcarea unui electron într-o cutie mare, ar putea avea o idee destul de exactă despre modul în care ar călători în cutie. Dar dacă cutia ar fi făcută din ce în ce mai mică, astfel încât electronul să nu se poată mișca, am ști mai multe despre unde este electronul, dar am ști mult mai puțin despre cât de repede călătorea. Pentru obiectele din viața noastră de zi cu zi, cum ar fi o mașină în mișcare, puteți determina impulsul și poziția, dar ar exista totuși o o cantitate mică de incertitudine cu aceste măsurători, deoarece incertitudinile sunt mult mai semnificative pentru particule decât zilnic obiecte.

În timp ce legile și principiile descriu aceste două idei diferite în fizică, biologie și alte discipline, teorii sunt colecții de concepte, legi și idei pentru a explica observațiile universului. Teoria evoluției și teoria relativității generale descriu modul în care speciile s-au schimbat de-a lungul generațiilor și modul în care obiectele masive distorsionează spațiul-timp prin gravitație, respectiv.

•••Syed Hussain Ather

În matematică, cercetătorii se pot referi la teoreme, afirmații matematice care pot fi dovedite sau respinse și leme, rezultate mai puțin importante utilizate de obicei ca pași pentru a demonstra teoreme. Teorema lui Pitagora depinde de geometria unui triunghi dreptunghiular pentru a determina lungimea laturilor lor. Poate fi dovedit matematic.

Dacă X și y sunt două numere întregi astfel încât a = x²- da², b = 2xy, și c = x2 + y2, atunci:

1. A² + b² = (x² - da²)² + (2xy)²
2. A² + b² = x⁴ - 2x²y² + x⁴ + 4x²y²
3. A² + b² = x⁴ + 2x²y² + x⁴
4. A² + b² = (x² + y²)²= c²

•••Syed Hussain Ather

Este posibil ca alți termeni să nu fie la fel de clari. Diferența dintre a regulă și un principiu poate fi dezbătut, dar regulile se referă în general la modul de a determina răspunsul corect din diferite posibilități. Regula din partea dreaptă permite fizicienilor să determine modul în care curentul electric, câmpul magnetic și forța magnetică depind de direcția celeilalte. Deși se bazează pe legi fundamentale și teorii ale electromagnetismului, este mai folosit ca „regulă generală” în rezolvarea ecuațiilor din electricitate și magnetism.

Examinând retorica din spatele modului în care oamenii de știință comunică vă spune mai multe despre ce înseamnă atunci când descriu universul. Înțelegerea utilizării acestor termeni este pertinentă pentru înțelegerea adevăratului lor sens.