Обработка экспериментальных данных.

Изучать природные явления можно двумя способами: качественно и количественно. В первом случае можно сделать выводы только о связи одних природных явлений с другими. Во втором случае необходимо получить аналитическую зависимость нескольких физических величин, т.е. поставить в соответствие численные значения этих величин.

Например, изучая падение тел с высоты, можно сделать простой вывод о том, что любые тела, отпущенные без начальной скорости, упадут на землю, причем их движение будет происходить по вертикали, а если тело бросить под углом к поверхности земли, то оно тоже упадет, но будет двигаться по более сложной траектории. Это качественный вывод, потому что мы не оцениваем, например, время падения, не исследуем зависимость этого времени от массы тела или температуры воздуха, не задаемся целью найти форму трактории (оказывается, в вакууме при небольщих высотах подъема это будет парабола!).

Другим примером качественного вывода служит утверждение, что при приближении постоянного магнита к замкнутому проводящему контуру в нем начинает течь ток. Это – явление электромагнитной индукции. Углубляясь в подробности, можно заметить связь между направлением тока в контуре и тем, какой полюс магнита приближается к контуру. Такую зависимость можно объяснить правилом Ленца. Опять же это всего лишь качественные выводы без дополнительной информации о зависимости силы тока в контуре, например, от скорости приближения магнита.

Для количественного изучения явлений нам необходимо получить численную взаимосвязь между физическими величинами. Рассмотрим первый пример, где тело падает по вертикали без начальной скорости. Чтобы не обсуждать воздействие воздуха, придется проводить опыты в вакууме. Найдем времена падения тела при разных высотах и убедимся в в том, что существует зависимость между этими двумя физичискими величинами: ,

причем самый интересный численный вывод заключается в том, что

,

т.е. этот коэффициент не зависит от размеров или массы тела. Но такая простота исчезает, когда мы проделаем те же опыты в воздухе. Сказывается сопротивление воздуха, которое явно зависит от размеров и формы тела (явно для тех, кто догадается для опытов подобрать тела разных размеров, но обязательно одинаковых масс). Таким образом, количественное изучение сопротивления воздуха дает конструкторам направление поисков, например, для разработки формы крыла самолета, испытывающего наименьшее сопротивление.