Cómo usar las matemáticas en física

Cuando quieres saltar, las matemáticas te dicen qué tan alto puedes. Cuando te caes, las matemáticas te dicen qué tan rápido. Cuando tocas el suelo, las matemáticas te dicen qué tan difícil. Sin las matemáticas, no puedes cuantificar estas cosas. Esto significa que no puede decir si saltará lo suficientemente alto como para llegar a la cima del obstáculo, si caerá lo suficientemente rápido como para llegar al suelo antes del siguiente, o si golpeará el suelo lo suficientemente fuerte como para lastimarse.

Puede pensar que puede hacer predicciones cualitativas sin las matemáticas. A veces, pero no siempre. Un ejemplo de “comportamiento cualitativo” sería tratar de determinar si un bloque se deslizará cuesta abajo o no. Sin embargo, hay dos fuerzas relevantes aquí: fricción y gravedad. Para determinar si el bloque se deslizará, debe averiguar cuál es más grande, y eso requiere algunas matemáticas para funcionar.

Finalmente, incluso una gran parte de su física cualitativa inicial se basa en las matemáticas, es una matemática lo suficientemente fácil como para no pensar en ello como tal. “Los objetos en movimiento permanecen en movimiento” Requiere comprender la geometría y las líneas rectas. ¿Las cosas se caen? Requiere una noción de “abajo”, que va con los vectores. Al final del día, las matemáticas son una forma de formalizar muchas cosas diferentes, y la física, para hacer predicciones exactas, requiere formalización.

Las matemáticas son una parte esencial de la física. Es posible cultivar una comprensión general de los conceptos básicos de la física sin las matemáticas ( A Briefer History of Time , de Stephen Hawking, hace un trabajo maravilloso de esto). Sin embargo, las matemáticas son necesarias para resolver cualquier problema de física. Por ejemplo, resolver algo tan simple como lo rápido que aumenta el radio de un globo a medida que lo explotas requiere cálculo. La física es una forma de aplicación de las matemáticas en el mundo real.

Como dice el viejo chiste: “Si no eres lo suficientemente bueno en matemáticas para ser físico, te conviertes en matemático; si no eres lo suficientemente inteligente como para ser matemático, te conviertes en un maestro de matemáticas”. Esto ilustra la importancia fundamental de las matemáticas para la física. Sin embargo, creo que el chiste es muy despectivo para los matemáticos, y aún más para los maestros de matemáticas, y lo estoy poniendo aquí no porque creo que sea cierto, sino porque ilustra muy acertadamente las matemáticas como la base de la física.

¿Cómo no usas las matemáticas en física?

La realidad física sigue las leyes matemáticas y lo experimentamos en la vida cotidiana. Por ejemplo, el doble de algo es dos veces más pesado y no 2.00001 veces más pesado. Un curso básico de física le enseñará los fundamentos del movimiento, y para comprender esto necesita comprender ecuaciones lineales y ecuaciones cuadráticas. Mi consejo sería dominar las ecuaciones lineales y cuadráticas y luego estudiar un curso básico sobre mecánica newtoniana.

Las matemáticas son el lenguaje muy básico de la física. Todo en física ha sido probado con expresiones matemáticas y ciertas leyes en física siguen leyes en matemáticas. Una ecuación muy básica como F = ma (fuerza = masa x aceleración) es una expresión matemática que se puede derivar a través de proporciones y observaciones de experimentos. Todo en el mundo se puede razonar con las matemáticas y su idea general de razonamiento.

Si los problemas de matemáticas e historias tuvieran un hijo impío, sería física. Si vas a tomar física, te recomiendo el cálculo 1 primero, ya que fortalecerá tus músculos matemáticos.

¿Cómo NO se usan las matemáticas en física? Las matemáticas son el lenguaje de la física, incluso la ciencia en general.