Kateri matematični koncepti so potrebni za razumevanje pouka fizike na univerzitetni ravni?

Fizika opisuje svet z vidika matematike. Tudi če ne nameravate obiskovati učnih ur fizike na fakulteti po uvodni stopnji, boste morali razumeti nekatere matematične koncepte - algebre, geometrije in trigonometrije -, da bi sledili razred. In če se nameravate usmeriti na fiziko ali kako drugače nadaljevati izobraževanje iz fizike, boste morali dobro poznati tudi višje matematične koncepte.

Algebra je nujen gradnik matematičnih veščin, ki jih boste potrebovali na univerzitetnem tečaju fizike. Predstavlja uvod v ideje o spremenljivkah in konstantah, pa tudi v ideje o manipulaciji in reševanju linearnih in kvadratnih enačb. Linearna algebra je potrebna zlasti za reševanje sistemov linearnih enačb in njihovo izražanje kot matrike ali vektorje. Algebra je nujna tudi za razumevanje analitične geometrije, ki s pomočjo algebarskih enačb preučuje geometrijske objekte, kot so ravnine in krogle.

Fizika je preučevanje predmetov in gibanja skozi prostor in čas; geometrija, ki je veja matematike, posvečena lastnostim prostora in oblik, je ključnega pomena. Študenti fizike bi morali biti seznanjeni s pojmi dvodimenzionalne evklidske geometrije, ki bi jim omogočili razumevanje pojmov podobnost in simetrija, pa tudi analitična geometrija, vključno z vektorji v kartezijanski, polarni in sferični koordinate. Trigonometrija, ki se začne s preučevanjem pravokotnih trikotnikov in se nadaljuje do preučevanja trigonometrične funkcije sin, cos in tan, je še posebej potrebna pri iskanju komponent vektorji.

Številne fakultete ponujajo tečaj fizike za neznanstvene smeri, ki ne zahteva računa. Če ne nameravate nadaljevati pouka fizike, je fizika brez računa dober uvod v osnovne pojme. Vendar pa v fiziki obstaja veliko konceptov, ki jih ni mogoče popolnoma razumeti brez razumevanja osnovne matematike. Račun je potreben za natančno opredelitev pojma "delo", pa tudi za opis kinematike in mnogih drugih vidikov dinamike. Tudi na tečajih fizike za nepredmetnike bi morali študentje trdno razumeti algebro, geometrijo in trigonometrijo.

Z uvedbo kvantne mehanike v fiziko je postalo področje verjetnosti nenadoma pomembno na način, ki še ni bil prej. Študenti, ki nameravajo opraviti tečaje fizike na višji ravni, bodo ugotovili, da potrebujejo razumevanje verjetnosti za raziskovanje kvantne fizike. Poleg tega številnih problemov v fiziki ni mogoče rešiti natančno v zaprti obliki in zahtevajo matematične metode približevanja, kot so razširitve nizov moči in integracija sedežne točke.