Pisanje
fizikalnih enačb. Ko odpremo zasun, se množina tekočine v
posodi manjša; gibalno količino in kinetično energijo telesa
določata njegova masa in hitrost; ko skozi grelec teče električni
naboj, se v grelcu sprošča toplota. To so primeri soodvisnosti
fizikalnih količin. Ko jih v duhu eksperimentalnih ugotovitev in
zakonov pretvorimo v matematični jezik, se količine znajdejo v
določenih zvezah. Za matematika so pomembne bolj zveze kot take, za
fizika pa morajo biti zveze uporabne in urejene z vidika količin,
enot in števil. To drugačnost pokažimo pri odvisnosti hitrosti v
od časa t pri prostem padu, v
= v0
+ gt, kjer sta v0
in g začetna hitrost in gravitacijski pospešek. Če vpeljemo
spremenljivki V in T ter konstanti V0
in G,
(te predstavljajo merska števila naštetih
fizikalnih količin), dobimo enačbo, ki je razbremenjena merskih
enot,
Zgradbi enačb fizika in
matematika sta enaki; razlika je v tem, da ima fizik v enačbi
količine (včasih tudi fizikalne konstante in števila), matematik pa
ima v enačbi spremenljivke in konstante. Na tak način utegnemo vsako
fizikalno enačbo spremeniti v matematično, vendar tega ne počnemo,
temveč ravnamo s fizikalno enačbo tako, kot da je matematična. Ko
smo pred korakom, da kaj izračunamo, dopišemo k merskim številom le
še enote ter operiramo z njimi tako, kot to narekujejo matematične
operacije.
Zgled 1.
Vzemimo enačbo prostega pada! Pri zanemarljivem zračnem uporu se
giblje telo enakomerno pospešeno s pospeškom g
=
9,81 m/s2. Če pade lončnica z balkona v petem nadstropju,
z višine h
=
16 m, bo na pločnik udarila s hitrostjo v
=
(2gh)1/2.
Þ
V samostojni vrstici bomo to zapisali tudi s kvadratnim korenom:
Vstavimo v formulo podatke:
Množenje velja za števila in enoti;
metra se združita v kvadratni meter; korenita se tako mersko število
kot enota.
Zgled 2.
Vzdolž ravnega vodnika krožnega prereza je električni tok I
=
90 A. Izračunajmo absolutno vrednost B vektorja gostote
magnetnega pretoka v točki, ki je za d
=
20 cm oddaljena od osi tokovodnika, če vemo za enačbo B
=
m0I
/ 2pd!
Þ
Kaj
opažamo: razdaljo smo izrazili v metrih; število
p
se
okrajša; okrajša se tudi enota amper; množenje in deljenje ostalih
števil da vrednost 90×10-6;
sestavljena enota (V×s/m2)
ima ime tesla (T) in predpona mikro je vredna eno milijoninko. Kot
komentar: gostota 0,9 gaussa je skoraj štirikratnik gostote
Zemljinega magnetnega polja ob ekvatorju. Vsekakor presenetljivo,
saj smatramo tok sto amperov kot velik, Zemljino magnetno polje pa
kot nekaj, kar morda ni ravno omembe vredno. |