O que é física quantitativa?
A física quantitativa é o ramo da física que envolve pesquisa por medição repetida e análise matemática de resultados experimentais. Difere de alguns ramos da física teórica, por exemplo, como mecânica quântica ou pesquisa da teoria das cordas, onde grande parte da teoria subjacente não pode ser testada no mundo real ou em um laboratório na Terra com a tecnologia atual a partir de 2011. Qualquer campo A pesquisa quantitativa, como a física quantitativa, tira suas conclusões de uma análise estatística de grandes quantidades de dados experimentais. Esses dados geralmente são tão vastos e complexos, no entanto, que os computadores são usados para fazer modelagem matemática dos dados para interpretá-los melhor. Um exemplo do uso da física quantitativa incluiria estudos climáticos realizados em supercomputadores para prever mudanças climatológicas de várias forças termodinâmicas naturais em jogo na, ou perto da Terra, bem como mudanças na atividade solar por longos períodos de tempo .
O estudo da física em sua essência é a medição das mudanças na matéria e na energia, e isso faz com que a maioria da física pesquise a física quantitativa de uma forma ou de outra. O estudo quantitativo também é importante na física porque muitas das leis físicas, como a velocidade da luz ou a força gravitacional da Terra, não podem ser quantitativamente definidas apenas pela observação humana com os cinco sentidos. É possível observar um corpo em queda, mas, sem medir com precisão sua taxa de descida, não se obtém uma imagem clara da força da gravidade. A física da pesquisa quantitativa, portanto, usa a matemática como uma maneira abstrata de entender as forças em ação no universo.
Processos que envolvem estudo quantitativo, no entanto, nem sempre pretendem representar a realidade cotidiana. A física determina as condições ideais sob as quais matéria, energia, espaço e tempo interagem por meio de medidas e observações repetidas e, em seguida, determina a probabilidade de ocorrência de eventos. As equações físicas usadas para isso são baseadas em conceitos matemáticos abstratos que só são comprovados verdadeiros com um grande número de experimentos repetidos. A física quantitativa, por exemplo, pode prever a área de superfície de um planeta esférico no espaço, mas não existe uma esfera perfeita ou qualquer outra forma geométrica perfeita no mundo natural; portanto, o processo é, até certo ponto, uma aproximação .
Representações ideais na física, como a trajetória balística de uma bala no ar, são baseadas em princípios quantitativos da força da força gravitacional de tração e resistência do ar, mas só podem prever uma trajetória geral para uma bala, não o local real e preciso sobre o qual vai pousar. O uso de equações e fórmulas na física quantitativa geralmente envolve a média de algumas das variáveis que entram em jogo ou o uso de atalhos matemáticos para negar seu efeito na equação. Isso ocorre porque o objetivo é entender as leis da natureza em princípio sobre as aplicações aleatórias e específicas.
A física computacional geralmente complementa a física quantitativa em laboratório, onde as equações não podem ser formal ou adequadamente testadas em experimentos do mundo real. Frequentemente, algoritmos são usados para otimizar esses cálculos. Algoritmos são um conjunto de regras matemáticas que o computador usa para reduzir o número de cálculos necessários para resolver um problema em uma série finita de etapas. A assistência computacional para física quantitativa geralmente é empregada em áreas onde ocorrem interações muito complexas, como ciência dos materiais, pesquisa de aceleradores nucleares e dinâmica molecular na biologia.