¿Por qué las leyes de la física no pueden aplicarse en la vida real y, sin embargo, usamos la física para todo?

A2a: Todo en la vida real resulta de las leyes de la física, que son bastante simples en su forma, pero me quedaré con la mecánica clásica para aclarar mi punto.

El problema con la vida real es que, si bien la ley de la física es simple, la mayoría de las situaciones de la vida real corresponden a leyes simples aplicadas a menudo a numerosos objetos, creando así un resultado complicado.

Por ejemplo, la resistencia al aire y la fricción caerían en esta categoría, ambos ejemplos de comportamiento complejo, pero no obstante ambos efectos resultan de muchas colisiones simples entre átomos descritos por una ley física simple.

Entonces, cuando se le enseña en la escuela sobre una pelota “ideal” que cae en el vacío, descuida la resistencia del aire, etc., puede preguntarse cuál es el punto, especialmente si es un arquero que se enfrenta a un balón de fútbol que gira en su dirección, la mayoría Definitivamente siendo afectado por el aire!

Bueno, lo que el maestro estaba haciendo era explicar la acción de la gravedad, no la resistencia del aire, por lo que el acto de “idealizar” la situación se justifica en ese caso. No soy un gran admirador de explicar la gravedad usando, por ejemplo, una persona que salta de un avión (pero luego supongamos condiciones “ideales”). El vacío no es una condición ideal para tal actividad.

Y, por lo tanto, su conclusión de que la física no puede aplicarse en la vida real es sostenida por un número sorprendentemente grande de personas. ¡Pero esa conclusión está completamente equivocada!

Aquí es donde entran los ingenieros (¡adelante!). Tomamos las reglas simples de la física y las aplicamos a situaciones complicadas (como el fútbol que gira o el paracaidista que cae) y, combinadas con mediciones experimentales, obtenemos fórmulas y modelos matemáticos y de computadora que realmente describen lo que hacen esos objetos en la vida real. .

En este caso, el tema de ingeniería se llama mecánica de fluidos. Está profundamente arraigado en la física y tiene como fundamento la ley física, basada en experimentos emprendidos con las dificultades de la vida real de la resistencia al aire y la fricción, y así sucesivamente para encontrar fórmulas reales que funcionen en condiciones de la vida real.

Sí, por supuesto, la mecánica de fluidos puede volverse complicada y desordenada, pero funciona en general. ¿Cómo crees que la NASA diseñó el transbordador espacial? ¡Les puedo asegurar que no fue porque decidieron que la física no tiene aplicación en la vida real!

Y de vuelta a la ocupación del arquero. El diseño de una pelota de fútbol también es la física de la vida real en acción. Las personas que realizan ese diseño y fabricación utilizan la física real todos los días para obtener la combinación correcta de hinchazón, peso y fricción del arranque, y la capacidad de girar para hacer una pelota que responda y se pueda usar en un juego real de fútbol sin lograr que los jugadores obtengan molesto por su rendimiento.

Las leyes de la física se aplican a todo. ¿Desde cuándo la resistencia al aire y la fricción no han sido parte de la física?

  1. Cuando se enseña física en la escuela, se simplifica. El objetivo es aprender los principios básicos y luego comprender que situaciones reales pueden tener efectos adicionales agregados al cálculo.
  2. La física no es perfecta. Las leyes que hemos podido elaborar hasta ahora no están todas completas.
  3. Algunas veces no tenemos suficiente información para hacer los cálculos, incluso si conocemos la física.

Para usar su ejemplo, es 100% posible calcular la trayectoria de un proyectil teniendo en cuenta la resistencia y el movimiento del aire. Lamentablemente, es muy complicado. La resistencia del aire es (aproximadamente) proporcional al cuadrado de la velocidad en la dirección opuesta al movimiento. Esto proporciona una ecuación “no lineal” para la trayectoria que no tendrá una solución matemática simple como una parábola, pero aún tiene una solución que puede calcularse. El siguiente problema es que la resistencia del aire no es exactamente proporcional al cuadrado de la velocidad, es más compleja. Hay diferentes tipos de flujos de aire alrededor de un objeto volador que hacen que cambie la resistencia. La forma del objeto también cuenta. Nuevamente, estos efectos se pueden medir y usar en los cálculos. Es solo que más complejo.

No hay razón para creer que estas cosas desafían la física, solo superan la física de la escuela secundaria.

Otro problema es que incluso donde se conocen las ecuaciones físicas, la condición inicial no se conoce suficientemente bien. Nada se puede medir perfectamente. El pronóstico del tiempo es un ejemplo de esto. No hay razón para dudar de que el clima es impulsado por la física, pero las condiciones iniciales para el cálculo no se conocen con certeza. Esas incertidumbres conducen a errores más grandes cuanto más tiempo calculamos en el futuro.

En el borde de la física hay cosas que no se entienden bien, o incluso que no se entienden mucho como Dark Matter. Pero las cosas que vuelan por el aire no están en esta categoría, son física estándar. Los cálculos físicos pueden ser complejos e incluir cierto grado de incertidumbre, pero funcionan.

Primero, la física es un modelo de la vida real, no una vida real. Y con los modelos hay una diferencia entre un modelo y un evento real que se modela. Sin embargo, los modelos representan el evento lo suficientemente cerca, lo que también se confirma mediante experimentos. Si desea calcular cuántos metros cuadrados de casa desea pintar, un par de cm no harán la diferencia porque la casa gasta un poco en verano y, para ser justos, es muy difícil calcularlo.
Segundo, como todos los demás ya mencionados, la física en la escuela se simplifica para que los estudiantes puedan entender los principios básicos. No sería tan fácil de entender si te golpean desde el principio con una ecuación de tamaño de página A4. Cuando estos cálculos se usan en la práctica, se usan con la precisión deseada, como describí en la primera parte de la respuesta.

¿Las leyes de la física no se aplican a la vida real?

Todo lo que ves a tu alrededor, mi querido amigo, cada fenómeno natural tiene un significado físico. El cielo parece azul para nuestros ojos, la tierra gira para darte día y noche, la brillante luz del sol llega a tus ojos y extiende calor y felicidad y mantiene la vida en la tierra, los planetas y el sol tienen su eje de revolución alrededor del otro, lo hermoso diamantes como estrellas centelleantes, las olas en el océano, la brisa, tu capacidad de permanecer en el suelo y divertirte y saltar, para descubrir si has tenido una fractura porque te caíste mientras te divertías, tu capacidad de ver el mundo , escribiendo poesía, ¡hacer esta pregunta sobre Quora es posible gracias a la FÍSICA!

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¡CUALQUIER OTRA cosa hermosa o devastadora que suceda a tu alrededor tiene una explicación en física!

Entonces, no, todo lo que aprende, todas las leyes físicas (algunas debatidas, algunas ideas controvertidas) se ven en la naturaleza, aplicadas por la naturaleza.

Entonces, no, la física está en todas partes y, en cierto modo, es una solución a muchas preguntas que los humanos, como especie, nos hemos estado preguntando. ¡Eso es física para ti!

Gracias a la física por dejarme escribir esta respuesta en Quora.

Bien, ahora para responder lo que está escrito en tu descripción (porque no lo leí hasta ahora)

Siempre comenzamos con una situación idealizada con todo lo que comenzamos. Entonces desarrollamos conceptos desde el principio imaginando un lugar sin fricción, sin resistencia al aire y otras fuerzas opuestas en la naturaleza.

Y a medida que entendemos estos conceptos, comenzamos a movernos al cuadrado n en el que comenzamos a hablar sobre cómo funcionan las cosas cuando hay fricción, resistencia al aire, amortiguación, etc. Así que también tenemos leyes sobre las situaciones del mundo real.

No todo se puede enseñar en el primer nivel, siempre es mejor comenzar desde algo irreal y construir para finalmente ingresar al mundo real.

¿Por qué estudiamos los gases ideales y Charles, Boyles y esas otras leyes de gases ideales? Estas leyes son aplicables a algunas temperaturas y condiciones. Pero también hacemos las paces y aprendemos sobre la ecuación del gas real y cómo se comportan realmente estos gases.

La eficiencia solo puede ser idealmente no realista.

Que la fuerza esté con el

Gran parte de la física es una aproximación matemática de las cosas que observamos. Algunos fenómenos están bien descritos por la física y otros no (la turbulencia es particularmente espinosa). Pero todo es aproximación.

En la física de la escuela secundaria, generalmente ignoramos la resistencia del aire para calcular la velocidad / tiempo, etc. de los objetos que caen usando las leyes de Newton. La razón es que esperamos que los estudiantes entiendan las leyes de Newton y quieran hacerlo lo más simple posible en primera instancia.

También en la vida cotidiana, las Leyes de Newton que ignoran la resistencia del aire es una aproximación lo suficientemente buena si solo está calculando cuánto tiempo le tomará a algo golpear el suelo si lo deja caer por una ventana. Pero ni siquiera estará cerca de corregir algo que se cayó de un avión. Debe tener en cuenta la resistencia del aire ya que la velocidad supera algunos metros por segundo.

Entonces, una simple aproximación lineal de la resistencia del aire será lo suficientemente buena para sincronizar algo suave y redondo caído de un avión.

Pero no será lo suficientemente bueno para cronometrar un paracaidista (o, de hecho, si está diseñando un avión); en esos casos, debería tener en cuenta la turbulencia y la aerodinámica.

Cerca de la velocidad del sonido, todo lo que tiene que ver con la resistencia del aire comienza a cambiar y debe usar un conjunto diferente de aproximaciones.

Pero, si su velocidad se acerca remotamente a la velocidad de la luz, ya no podrá usar las leyes de Newton y deberá recurrir a Einstein para que lo ayude. (Incluso los satélites GPS, que en realidad no se mueven muy rápido pero requieren una precisión asombrosa) se ven afectados por esto.

Sin embargo, siempre que comprenda qué partes de la física son la aproximación correcta para lo que desea estudiar, encontrará que la física contiene mejores y mejores aproximaciones para satisfacer sus necesidades. Si usa los correctos, casi siempre coincidirán muy bien con la vida real. (Por supuesto, si no lo hacen, tal vez le espera un premio Nobel).

Estás confundiendo la educación física, que enseña las leyes una por una, con la forma en que usamos la física en el mundo real.

Sí, para enseñar las leyes de la física, tenemos estudiantes que simplifican los factores considerados en sus conjuntos de problemas. Para enseñar cómo aplicar la fricción, hacemos que los estudiantes demuestren solo las reglas que rigen la fricción.

Pero la ingeniería del mundo real usa todas las reglas juntas. Un avión no puede diseñarse correctamente a menos que la elevación, el arrastre, la turbulencia y todo lo demás se utilicen juntos en su diseño. Es por eso que la ingeniería aeronáutica es un título de alta demanda de cuatro años con una demanda aún mayor para aquellos que obtienen una maestría.

Las leyes de la física son igualmente aplicables en la vida cotidiana. El problema con la vida cotidiana es que generalmente hay muchas más cosas que solo una que son importantes para una situación dada. Cuando estudiamos cosas en las clases de física, estudiamos una cosa a la vez. Esto es para que podamos entender los conceptos fundamentales. En la vida real, para cualquier situación que se te ocurra, puede haber dos o tres o cuatro principios físicos diferentes involucrados, y eso hace que sea más complicado de resolver.