¿Qué es la física cuantitativa?

La física cuantitativa es la rama de la física que involucra la investigación mediante medición repetida y análisis matemático de resultados experimentales. Se diferencia de algunas ramas de la física teórica, por ejemplo, como la mecánica cuántica o la investigación de la teoría de cuerdas, donde gran parte de la teoría subyacente no puede probarse en el mundo real, o en un laboratorio sobre la Tierra con tecnología actual de 2011. Cualquier campo de investigación cuantitativa como la física cuantitativa deriva sus conclusiones de un análisis estadístico de grandes cantidades de datos experimentales. Sin embargo, estos datos son a menudo tan vastos y complejos que las computadoras se utilizan para hacer un modelado matemático de los datos para interpretarlo mejor. Un ejemplo del uso de la física cuantitativa incluiría el de los estudios climáticos que se ejecutan en supercomputadoras para predecir los cambios climatológicos de varias fuerzas termodinámicas naturales en juego, en o cerca de la Tierra, así como de los cambios en la actividad solar durante largos períodos de tiempo.

El estudio de la física en su núcleo es la medición de los cambios en la materia y la energía, y esto hace que la mayoría de la investigación física sea física cuantitativa de una forma u otra. El estudio cuantitativo también es importante en la física porque muchas de las leyes físicas, como la velocidad de la luz o la atracción gravitacional de la Tierra, no pueden definirse cuantitativamente solo por observación humana con los cinco sentidos. Es posible observar un cuerpo que cae, pero, sin medir con precisión su tasa de descenso, no se llega a una imagen clara de lo fuerte que es realmente la gravedad. La física de investigación cuantitativa, por lo tanto, utiliza las matemáticas como una forma abstracta de comprender las fuerzas en el trabajo en el universo.

Los procesos

que implican un estudio cuantitativo, sin embargo, no siempre tienen la intención de representar la realidad cotidiana. La física determina las condiciones ideales bajo las cuales la materia, la energía, el espacio y el tiempo interactúan a través de la medición repetida y oBservation, y luego determina la probabilidad de que ocurran eventos. Las ecuaciones de física utilizadas para esto se basan en conceptos matemáticos abstractos que solo se demuestran que son verdaderas con un gran número de experimentos repetidos. La física cuantitativa, por ejemplo, puede predecir el área de superficie de un planeta esférico en el espacio, pero no existe una esfera perfecta o cualquier otra forma geométrica perfecta en el mundo natural, por lo que el proceso es, hasta cierto punto, una aproximación.

Representaciones ideales en física, como la trayectoria balística de una bala por el aire, se basan en los principios cuantitativos de la física de la atracción gravitacional y la resistencia al aire, pero solo pueden predecir una trayectoria general para una bala, no en el lugar real y preciso sobre el cual va a tierra. El uso de ecuaciones y fórmula en física cuantitativa a menudo implica promediar algunas de las variables que entran en juego o el uso de atajos matemáticos para negar su efecto en la ecuación. Esto se debe a que el objetivo esComprender las leyes de la naturaleza en principio sobre las de aplicaciones específicas y aleatorias.

La física computacional a menudo complementa la física cuantitativa en el laboratorio, donde las ecuaciones no se pueden probar formal o adecuadamente en los experimentos del mundo real. A menudo, los algoritmos se utilizan para optimizar dichos cálculos. Los algoritmos son un conjunto de reglas matemáticas que la computadora utiliza para reducir el número de cálculos necesarios para resolver un problema a una serie de pasos finitos. La asistencia informática para la física cuantitativa generalmente se emplea en áreas donde tienen lugar interacciones muy complejas, como en la ciencia de los materiales, la investigación del acelerador nuclear y la dinámica molecular en biología.