S1 Fisika

Fisika dan Pengukuran

"Dengan membandingkan hasil pengukuran yang akurat dengan prediksi numerik teori, kita dapat memperoleh keyakinan yang cukup besar bahwa teori itu benar, dan kita dapat menentukan dalam hal apa itu perlu dimodifikasi. Seringkali mungkin untuk menjelaskan suatu fenomena. dalam beberapa cara kualitatif kasar, dan jika kita puas dengan itu, mungkin mustahil untuk memutuskan teori mana yang benar. Tetapi jika sebuah teori dapat diberikan yang memprediksi dengan benar hasil pengukuran ke empat atau lima (atau bahkan dua atau tiga) angka yang signifikan, teorinya hampir tidak bisa sangat salah. Kesepakatan kasar mungkin kebetulan, tetapi kesepakatan yang dekat tidak mungkin. Selain itu, ada banyak kasus dalam sejarah sains ketika perbedaan kecil tapi signifikan antara teori dan pengukuran akurat telah mengarah pada pengembangan teori-teori baru dan lebih jauh jangkauannya. Perbedaan kecil seperti itu bahkan tidak akan terdeteksi jika kita puas dengan penjelasan kualitatif belaka tentang yang fenomenal." - Keith R. Symon, Mekanika, Edisi Kedua, 1964 

Salah satu hal yang dilakukan para ilmuwan adalah membuat prediksi -prediksi berdasarkan hipotesis , hukum , dan teori mereka . Tes dari sebuah prediksi adalah apakah prediksi itu berhasil di "dunia nyata" - apakah hasil eksperimen cocok dengan prediksi teoretis? Jika hasilnya tidak cocok (dan hasil ini dikonfirmasi oleh ilmuwan lain yang kompeten) maka hipotesis yang menghasilkan prediksi harus diubah atau ditinggalkan. Otoritas tertinggi dalam sains adalah alam - bukan "apa yang dikatakan dalam buku". Anda mungkin tidak memikirkannya, tetapi ketika Anda memecahkan "masalah fisika" dalam buku teks, Anda membuat prediksi teoretis. Ketika Anda menghitung bahwa sebuah mobil harus tergelincir 20 meter dalam beberapa situasi, ujian sebenarnya dari kebenaran hasil Anda adalah apakah mobil yang sebenarnya akan benar-benar tergelincir 20 meter dalam situasi itu - bukan "apa yang dikatakan buku" di "Bagian Jawaban. "

Fisika adalah ilmu kuantitatif . Fisikawan berurusan dengan angka - tetapi bukan hanya angka dari ahli matematika. Ini adalah poin penting yang sering dilewatkan oleh fisikawan pemula. Angka fisikawan sering (atau bisa jadi) pengukuran , bukan angka murni ahli matematika. Oleh karena itu, fisikawan mengukur sesuatu. Pengukuran sangat penting dalam fisika - fisikawan serius tentang pengukuran. Salah satu kontribusi utama fisika bagi ilmu pengetahuan dan masyarakat lain adalah banyaknya alat ukur dan teknik yang telah dikembangkan fisika. Dalam "kehidupan sehari-hari", kita mengambil penggaris dan mengukur sesuatu tanpa terlalu memikirkannya. Fisikawan memikirkan pengukuran mereka, dan perlu memiliki pemahaman yang jauh lebih canggih tentang proses pengukuran daripada yang dilakukan orang "normal".

Fisikawan pemula sering mendapatkan pandangan yang sangat menyimpang dari semua ini. Anda mungkin ingat melakukan eksperimen, seperti menentukan percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi "seharusnya" 9,8 m/s ² - semua orang tahu itu. "Jawaban" Anda keluar 10,3 m/s ² , jadi eksperimen Anda "tidak berhasil" - Anda "salah" - mungkin Anda bahkan menghitung "persentase kesalahan" Anda. Banyak fisikawan pemula terbebani oleh kesalahpahaman berikut (yang akan kami coba perbaiki di halaman berikut):

• Pengukuran adalah angka, dan ...
• Ada nilai eksak untuk besaran fisis (seperti percepatan gravitasi), dan...
• Seseorang (seorang fisikawan terkenal, mungkin) tahu apa nilai pasti ini, dan ...
• Nilai-nilai saya selalu salah, sehingga ...
• Eksperimen fisika "tidak berhasil".

Jadi, unit ini dimulai dengan pengenalan singkat tentang empat jenis angka yang perlu ditangani oleh fisikawan eksperimental, diikuti dengan diskusi ekstensif tentang proses pengukuran - apa itu presisi, mengapa itu menjadi perhatian, dan bagaimana menanganinya. dalam pengukuran dan perhitungan. Lalu ada diskusi tentang akurasi, dan akhirnya, jawaban langsung atas pertanyaan "Ok, jadi bagaimana sebenarnya saya menganalisis eksperimen ini?"