Fizica se dezvoltă prin îmbinarea a două metode care se completează reciproc:expierenţa şi analiza matematică.
Importanţa matematicii ca metodă ştiinţifică poate fi reflectată în fizică în două forme:
Exprimarea legilor fizice în formule matematice şi folosirea formulelor şi operaţiunilor matematice pentru rezolvarea problemelor de fizică.
Deducerea matematică a unor legi fizice sau a consecinţelor lor.
Formula matematică serveşte la înregistratrea concentrată a releţiilor dintre mărimile fizice şi pentru o mai uşoară efectuare a calculelor. Scopul formulelor in ştiinţă este mecanizarea operaţiilor. In deducerea unei legi fizice, importanţa
ce se acordă experienţei trebuie atribuită şi analizei matematice. Multe din legile fizice pot fi găsite prin experienţe şi totodată pot fi deduse matematic din alte legi şi din determinarea mărimilor.
Progresul major in domeniu fizicii a fost reprezentat de foermilarea de către Newton a legilor de mişcare, legi care în sec. XVII fuseseră numai conturate de Galilei. Studiile lui Galilei au evidenţiat necesitatea existenţei unei forţe care să menţină planetele pe orbită. Legea gravitaţiei universale emisă de Newton a furnizat o bază teoretică şi o bază de calcul matematic atât pentru legile hii Johann Kepler cât şi pentru observaţiile lui Galilei Dezvoltarea mecanicii s-a datorat mai ales progreselor făcute de matematică. Leunhard Euler a fost primul carea introdus noţiunea de coordonate ale umu corp, un sistem matematic care permite analiza mişcării complexe a acestuia. Astfel, puteau fi luate în calcul mişcările individuale ale fiecărei părţi dintr-un corp în locui centrului de greutate al acestuia.
Lagrange a îmbunătăţit sistemul de coordonate al hii Euler, făcându-l să fie aplicat unor grupuri de mai multe corpuri aflate simultan în mişcare. Deasemenea, el a demonstrat că principiul celei mai mici acţiuni (de exemplu, că energia cinetică atinge o valoare minimă atunci când corpurile sunt lăsate să se mişte liber) putea fi derivat din legile de mişcare newtoniene.
Mecanica newtoniană începe cu precizarea cadrului spaţio-temporal în care se desfăşoară mişcarea corpurilor. Newton nu este numai creatorul sistemului de legi ale mecanicii tradiţionale. împreună cu Leibniz el este creatorul unui formidabil instrument de calcul: analiza matematică. Introducerea metodelor de calcul de către Newton şi Gottfried Wilhelm Leibniz a făcut ca matematica să se dezvolte repede şi să se transforme într-un instrument foarte potrivit rezolvării problemelor de mecanică teoretică.
Joseph Louis Lagrange, prin elaborarea mecanicii analitice a dat o metodă generală de rezolvare a problemelor dinamice ale uniu sistem format dintr-un număr arbitrar de puncte materiale. Meritul lui Lagrange constă în definirea corectă a parametrilor independenţi care specifică starea uniu sistem de ouncte materiale, in al doilea rând ăn caracterizarea stării printr-o funcţie de stare unică-denumită astăzi funcţia lui Lagrange-şi în fine în al treilea rând în echivalarea ecuaţiilor de mişcare cu un sistem de ecuaţii diferenţiale satisfăcut de această funcţie de stare.
O altă idee de geniu a lui Lagrange a fost aceea de a defini o funcţie scalară de coordonatele generalizate, de viteze generalizate şi de timp care să descrie în ansamblu stare unui sistem de puncte materiale în interacţiune. Sistemul operaţiilor lui Lagrange generalizează aşadar ecuaţiile lui Newton, rezolvarea acestui sistem necesitând numai cunoaşterea funcţiei lui Lagrange şi, bineînţeles, a condiţiilor iniţiale.
O influenţă în dezvoltarea studiului fizicii a avut-o profesorul austriac Erwin Schrodinger, un excelent teoretician care a postulat ecuaţia care îi poartă numele folosită şi astăzi fiind cea mai practică metodă de găsire a valorilor proprii ale energiei unui sistem de microparticule într-un câmp dat Rezolvarea acestei ecuaţii în cazul uniu model simplificat de cristal, de exemplu, a permis, printre altele înţelegerea proprietăţilor semiconductoarelor, fapt care a condus până la urmă la fabricarea circuitelor integrate.
La rândul lor, circuitele integrate au permis construcţia unor calculatoare electronice de mari performanţe, care fac posibilă rezolvarea ecuaţiei lui Schrodinger în cazuri mult mai complicate. Ecuaţia lui Schrodinger manipulează exclusiv conceptul de undă, iar până la urmă s-ar părea că teoria a şi uitat că această undă era asociată unei particule. Tragem concluzia că trebuie diminuat cât mai mult tendinţa de matematizare a fizicii Ca regulă generală, matematica se va aplica acolo unde experienţa prezintă în deducere oarecare implicaţii.
Este foarte adevărat că în învăţământul preuniversitar pregătirea matematică nu ţine pasul cu necesităţile fizice. In aceste cazuri nu se va încălca sistematizarea obiectului nici la matematică, nici ia fizică. în înţelegere cu profesorul de matematică se vor face inversiuni în ordinea capitolelor sau se vor transfera unele probleme a căror rezolvare necesită ecuaţii mai complexe la matematică, însufleţind lecţiile de matematică cu cazuri concrete. Uneori cazurile examinate 5n fizică sunt foarte nimerite pentru introducerea unor noţiuni de matematică. De aici legătura bilaterală dintre matematică şi fizică; pe de o parte fizica foloseşte pentru scopurile ei procedee matamatice, pe de altă parte- ea dă un material concret pentru lecţiile de matematică. Sursa imaginii : freeschoolclipart.com
Fizica se dezvoltă prin îmbinarea a două metode care se completează reciproc:expierenţa şi analiza matematică.