Metode i fysik

Advarsel

Husk at teori eller metode er godt – men praksis er bedre.

Det nytter ikke med et flot teoriafsnit, hvis du i din analyse/problembehandling i AT-synopsen og AT-præsentationen ikke kan demonstrere at du har/kan anvendt teorierne/metoderne i praksis.

Se EMU-side om metode i fysik

Metode i fysik

I fysik bestræber man sig på at beskrive eksperimenter eller observationer ved teorier og modeller.

Der er to indgangsvinkler
a) Der opstilles en hypotese, eller med andre ord, vi antager en bestemt sammenhæng mellem nogle fysiske størrelser. Efterfølgende afprøves eksperimentelt om sammenhængen er sand eller falsk. Metoden kan siges at være deduktiv, det vil sige at vi starter med teorien og efterfølgende tester vi holdbarheden af teorien eksperimentelt.

Eksempel
Hverdagserfaringer fortæller os at hvis vi trækker en vogn med en kraft, så vil farten vokse proportionalt med kraften vi trækker med, men omvendt proportionalt med modstanden mod bevægelsen. Dette kunne sammenfattes således:

Hastighed = konstant gange kraft divideret med modstand

Observationer med kraftmålere viser dog at denne sammenhæng er falsk – kraften er proportional med accelerationen og ikke med hastigheden. Hypotesen må altså forkastes.

b) Ved observationer og eksperimenter opsamles der data som kan anvendes til at opstille modeller og teorier – gerne matematiske – som har en bred gyldighed. Vi siger at vi opstiller nogle fysiske love. Denne metode er induktiv idet vi observerer enkelte tilfælde (specialtilfælde) og konkluderer noget generelt. Det er her vigtigt at angive i hvilke situationer og i hvilket omfang en given lov gælder.

Eksempel
Tyngdeloven udtrykker at et legeme tiltrækkes af Jorden med en kraft der er lig massen af legemet gange tyngdeaccelerationen. Loven er bestemt eksperimentelt og matematisk opskrives sammenhængen

F=m gange g

hvor F er kraften, m er massen og g er tyngdeaccelerationen.

Loven er gyldig i nærheden af jordoverfladen, men bevæger man sig længere ud i rummet beskriver loven ikke mere de observationer man gør med hensyn til tyngdekraften.

Meget ofte arbejdes med den sidstnævnte indgangsvinkel i fysik, men generelt gælder at fysiske teorier skal kunne testes (falsificeres) gennem observationer eller eksperimenter. Naturvidenskaben siges at være empirisk, dvs. den bygger på erfaringen (eksperimenter og observationer). Dét at man skal være i stand til at kunne falsificere en naturvidenskabelig teori adskiller naturvidenskab fra pseudovidenskaber.(Eksempelvis astronomi kontra astrologi).

Det er vigtigt, at når en fysiker laver eksperimentelt arbejde, dokumenterer han det, så andre kan gøre ham det efter og eventuelt falsificere hans arbejde. Vi siger at det eksperimentelle arbejde skal være reproducerbart. Vi arbejder i fysik også med hvordan data fra eksperimenter og fysiske modeller repræsenteres mest hensigtsmæssige i en given situation.

Naturvidenskaben udvikler sig. Nye teorier afløser gamle teorier – eller flere teorier lever side om side. Ordet paradigme dækker over en tænkemåde; et system af tanker og sammenhænge som er fremherskende på et givent tidspunkt. I fysikken kan et paradigmeskifte ske i forbindelse med nye observationer der ikke kan forklares ved brug af det eksisterende paradigme. Eksempelvis var observationer af himmellegemer medvirkende til at fysikkens verdensbillede skiftede fra et geocentrisk verdensbillede til et heliocentrisk verdensbillede under renæssancen.

Opdateret: 6. maj 2010