Analisis Dimensi dalam Masalah Fisika

Analisis dimensi adalah metode menggunakan unit yang diketahui dalam suatu masalah untuk membantu menyimpulkan proses sampai pada suatu solusi. Kiat-kiat ini akan membantu Anda menerapkan analisis dimensi pada suatu masalah.

Di ilmu, unit-unit seperti meter, kedua, dan derajat Celcius mewakili sifat fisik ruang, waktu, dan / atau materi yang diukur. Itu Unit Sistem Pengukuran Internasional (SI) yang kami gunakan dalam sains terdiri dari tujuh unit dasar, dari mana semua unit lainnya diturunkan.

Ini berarti bahwa pengetahuan yang baik tentang unit yang Anda gunakan untuk masalah dapat membantu Anda mengetahui caranya pendekatan masalah sains, terutama sejak awal ketika persamaan itu sederhana dan rintangan terbesar adalah menghafal. Jika Anda melihat unit yang disediakan dalam masalah, Anda bisa mengetahui beberapa cara unit tersebut berhubungan satu sama lain dan, pada gilirannya, ini mungkin memberi Anda petunjuk tentang apa yang perlu Anda lakukan untuk menyelesaikannya masalah. Proses ini dikenal sebagai analisis dimensi.

Pertimbangkan masalah dasar yang mungkin siswa dapatkan setelah memulai fisika. Anda diberi jarak dan waktu dan Anda harus menemukan kecepatan rata-rata, tetapi Anda benar-benar mengosongkan persamaan yang harus Anda lakukan.

Jangan panik.

Jika Anda tahu unit Anda, Anda bisa mencari tahu seperti apa masalah umumnya seharusnya. Kecepatan diukur dalam satuan SI m / s. Ini berarti ada panjang dibagi dengan waktu. Anda memiliki panjang dan Anda punya waktu, jadi Anda baik untuk pergi.

Itu adalah contoh yang sangat sederhana dari konsep yang diperkenalkan siswa pada awal sains, jauh sebelum mereka benar-benar memulai kursus fisika. Pertimbangkan sedikit kemudian, ketika Anda telah diperkenalkan dengan semua jenis masalah kompleks, seperti Hukum Gerak dan Gravitasi Newton. Anda masih relatif baru dalam bidang fisika, dan persamaannya masih memberi Anda beberapa masalah.

Anda mendapatkan masalah di mana Anda harus menghitung energi potensial gravitasi dari suatu objek. Anda dapat mengingat persamaan untuk gaya, tetapi persamaan untuk energi potensial menghilang. Anda tahu itu semacam kekuatan, tetapi sedikit berbeda. Apa yang akan kamu lakukan?

Sekali lagi, pengetahuan tentang unit dapat membantu. Anda ingat bahwa persamaan gaya gravitasi pada suatu benda dalam gravitasi bumi dan syarat dan unit berikut:

F_g = G * m * m_E / r²

• F_g adalah gaya gravitasi - newton (N) atau kg * m / s²
• G adalah konstanta gravitasi dan guru Anda dengan ramah memberi Anda nilai G, yang diukur dalam N * m² / kg²
• m & m_E adalah massa benda dan Bumi, masing-masing - kg
• r adalah jarak antara pusat gravitasi benda - m
• Kami ingin tahu U, energi potensial, dan kita tahu bahwa energi diukur dalam Joule (J) atau newton * meter
• Kita juga ingat bahwa persamaan energi potensial sangat mirip dengan persamaan gaya, menggunakan variabel yang sama dengan cara yang sedikit berbeda

Dalam hal ini, kita sebenarnya tahu lebih banyak daripada yang kita butuhkan untuk mencari tahu. Kami menginginkan energi, U, yang dalam J atau N * m. Seluruh persamaan gaya adalah dalam satuan newton, jadi untuk mendapatkannya dalam bentuk N * m Anda perlu mengalikan seluruh persamaan dengan pengukuran panjang. Ya, hanya satu pengukuran panjang yang terlibat - r - jadi itu mudah. Dan mengalikan persamaan dengan r hanya akan meniadakan sebuah r dari penyebut, jadi rumus yang kita gunakan adalah:

F_g = G * m * m_E / r

Kami tahu unit yang kami dapatkan akan berupa N * m, atau Joule. Dan untungnya, kita melakukan belajar, sehingga memori kita berlari dan kita memukul kepala kita dan berkata, "Duh," karena kita harus ingat itu.

Tapi kami tidak melakukannya. Itu terjadi. Untungnya, karena kami memiliki pemahaman yang baik tentang unit-unit tersebut, kami dapat mengetahui hubungan antara mereka untuk mendapatkan formula yang kami butuhkan.

Sebagai bagian dari pre-test Anda belajar, Anda harus memasukkan sedikit waktu untuk memastikan Anda terbiasa unit yang relevan dengan bagian yang sedang Anda kerjakan, terutama yang diperkenalkan di dalamnya bagian. Ini adalah salah satu alat lain untuk membantu memberikan intuisi fisik tentang bagaimana konsep yang Anda pelajari terkait. Level intuisi tambahan ini bisa membantu, tetapi seharusnya tidak menjadi pengganti untuk mempelajari sisa materi. Jelas, mempelajari perbedaan antara gaya gravitasi dan persamaan energi gravitasi jauh lebih baik daripada harus mengembalikannya secara sembarangan di tengah pengujian.

Contoh gravitasi dipilih karena gaya dan energi potensial persamaan sangat terkait erat, tetapi itu tidak selalu terjadi dan hanya mengalikan angka untuk mendapatkan yang benar unit, tanpa memahami persamaan dan hubungan yang mendasarinya, akan menyebabkan lebih banyak kesalahan daripada solusi.