Qu'est-ce que la physique quantitative?

La physique quantitative est la branche de la physique qui implique la recherche par mesures répétées et l'analyse mathématique des résultats expérimentaux. Il diffère de certaines branches de la physique théorique, par exemple, telles que la mécanique quantique ou la recherche sur la théorie des cordes, où une grande partie de la théorie sous-jacente ne peut pas être testée dans le monde réel, ou dans un laboratoire sur Terre avec la technologie actuelle à partir de 2011. N'importe quel domaine La recherche quantitative telle que la physique quantitative tire ses conclusions d’une analyse statistique de grandes quantités de données expérimentales. Cependant, ces données sont souvent si vastes et complexes que les ordinateurs sont utilisés pour effectuer une modélisation mathématique des données afin de mieux les interpréter. Un exemple d'utilisation de la physique quantitative comprendrait celui des études climatiques conduites sur des superordinateurs pour prédire les changements climatiques dus à diverses forces thermodynamiques naturelles en jeu sur, dans ou à proximité de la Terre, ainsi que des modifications de l'activité solaire sur de longues périodes. .

L’étude de la physique est au cœur de la mesure des changements de la matière et de l’énergie, ce qui rend la plupart des recherches en physique portant sur la physique quantitative sous une forme ou une autre. Les études quantitatives sont également importantes en physique car de nombreuses lois physiques, telles que la vitesse de la lumière ou l'attraction gravitationnelle de la Terre, ne peuvent être définies quantitativement par une simple observation humaine avec les cinq sens. Il est possible d’observer un corps qui tombe, mais sans mesurer avec précision son taux de descente, on ne dispose pas d’une image claire de la gravité réelle de la gravité. La physique de la recherche quantitative utilise donc les mathématiques comme moyen abstrait de comprendre les forces à l'œuvre dans l'univers.

Les processus impliquant une étude quantitative ne sont toutefois pas toujours destinés à représenter la réalité quotidienne. La physique détermine les conditions idéales dans lesquelles la matière, l'énergie, l'espace et le temps interagissent par le biais de mesures et d'observations répétées, puis détermine la probabilité que des événements se produisent. Les équations de physique utilisées à cet effet sont basées sur des concepts mathématiques abstraits qui ne sont vérifiés que par de nombreuses expériences répétées. La physique quantitative, par exemple, peut prédire la surface d’une planète sphérique dans l’espace, mais il n’existe pas de sphère parfaite ni d’autre forme géométrique parfaite dans le monde naturel. Le processus est donc, dans une certaine mesure, approximatif .

Les représentations idéales en physique, telles que la trajectoire balistique d’une balle dans l’air, reposent sur les principes de physique quantitative de l’attraction gravitationnelle et de la résistance de l’air, mais elles ne peuvent prédire la trajectoire générale d’une balle, et non le point précis et précis sur lequel il va atterrir. Utiliser des équations et des formules en physique quantitative implique souvent la moyenne de certaines des variables qui entrent en jeu ou l'utilisation de raccourcis mathématiques pour annuler leur effet sur l'équation. En effet, l'objectif est de comprendre les lois de la nature en principe par-dessus celles d'applications spécifiques aléatoires.

La physique computationnelle complète souvent la physique quantitative en laboratoire, où les équations ne peuvent pas être testées de manière formelle ou adéquate dans des expériences du monde réel. Des algorithmes sont souvent utilisés pour rationaliser ces calculs. Les algorithmes sont un ensemble de règles mathématiques que l'ordinateur utilise pour réduire le nombre de calculs nécessaires à la résolution d'un problème en une série finie d'étapes. L'assistance informatique pour la physique quantitative est généralement utilisée dans des domaines où des interactions très complexes se produisent, telles que la science des matériaux, la recherche sur les accélérateurs nucléaires et la dynamique moléculaire en biologie.

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