1.8: Kutatua Matatizo katika Fizikia

Malengo ya kujifunza

• Eleza mchakato wa kuendeleza mkakati wa kutatua matatizo.
• Eleza jinsi ya kupata suluhisho la namba kwa tatizo.
• Fupisha mchakato wa kutathmini umuhimu wa suluhisho la namba kwa tatizo.

Ujuzi wa kutatua matatizo ni wazi muhimu kwa mafanikio katika kozi ya kiasi katika fizikia. Muhimu zaidi, uwezo wa kutumia kanuni pana za kimwili-kwa kawaida zinawakilishwa na equations-kwa hali maalum ni aina yenye nguvu sana ya ujuzi. Ni nguvu zaidi kuliko kukariri orodha ya ukweli. Ujuzi wa uchambuzi na uwezo wa kutatua matatizo unaweza kutumika kwa hali mpya ambapo orodha ya ukweli haiwezi kufanywa kwa muda mrefu wa kutosha kuwa na kila hali iwezekanavyo. Ujuzi huo wa uchambuzi ni muhimu kwa kutatua matatizo katika maandishi haya na kwa kutumia fizikia katika maisha ya kila siku.

.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): ujuzi wa kutatua matatizo ni muhimu kwa mafanikio yako katika fizikia. (mikopo: “scii3asteveo” /Flickr)

Kama unavyojua vizuri, kiasi fulani cha ubunifu na ufahamu kinahitajika kutatua matatizo. Hakuna utaratibu mgumu unaofanya kazi kila wakati. Ubunifu na ufahamu kukua na uzoefu. Kwa mazoezi, misingi ya kutatua tatizo huwa karibu moja kwa moja. Njia moja ya kupata mazoezi ni kufanya kazi kwa mifano ya maandishi mwenyewe unaposoma. Mwingine ni kufanya kazi kama matatizo mengi ya mwisho ya sehemu iwezekanavyo, kuanzia na rahisi kujenga ujasiri na kisha kuendelea kwa ngumu zaidi. Baada ya kushiriki katika fizikia, utaona yote karibu nawe, na unaweza kuanza kuitumia kwa hali unazokutana nje ya darasani, kama ilivyofanyika katika maombi mengi katika maandishi haya.

Ingawa hakuna njia rahisi ya hatua kwa hatua inayofanya kazi kwa kila tatizo, mchakato wa hatua tatu unawezesha kutatua tatizo na kuifanya kuwa na maana zaidi. Hatua tatu ni mkakati, ufumbuzi, na umuhimu. Utaratibu huu unatumika katika mifano katika kitabu. Hapa, tunaangalia kila hatua ya mchakato kwa upande wake.

Mkakati

Mkakati ni hatua ya mwanzo ya kutatua tatizo. Wazo ni kufikiri hasa shida ni nini na kisha kuendeleza mkakati wa kutatua. Ushauri wa jumla kwa hatua hii ni kama ifuatavyo:

• Kuchunguza hali ili kuamua ni kanuni gani za kimwili zinazohusika. Mara nyingi husaidia kuteka mchoro rahisi mwanzoni. Mara nyingi unahitaji kuamua mwelekeo gani ni chanya na kumbuka kuwa kwenye mchoro wako. Unapotambua kanuni za kimwili, ni rahisi sana kupata na kutumia milinganyo inayowakilisha kanuni hizo. Ingawa kutafuta equation sahihi ni muhimu, kukumbuka kwamba equations inawakilisha kanuni za kimwili, sheria za asili, na mahusiano kati ya wingi wa kimwili. Bila ufahamu wa dhana ya tatizo, suluhisho la namba ni maana.
• Fanya orodha ya kile kinachopewa au kinaweza kuhitimishwa kutokana na tatizo kama ilivyoelezwa (kutambua “inajulikana”). Matatizo mengi yanasemwa kwa ufupi sana na yanahitaji ukaguzi ili kuamua kile kinachojulikana. Kuchora mchoro kuwa muhimu sana katika hatua hii pia. Rasmi kutambua maarifa ni ya umuhimu hasa katika kutumia fizikia kwa hali halisi ya dunia. Kwa mfano, neno kusimamishwa linamaanisha kasi ni sifuri kwa papo hapo. Pia, tunaweza mara nyingi kuchukua muda wa awali na nafasi kama sifuri kwa uchaguzi sahihi wa kuratibu mfumo.
• Tambua hasa kile kinachohitajika kuamua katika tatizo (kutambua haijulikani). Katika matatizo magumu, hasa, si mara zote dhahiri nini kinachohitajika kupatikana au katika mlolongo gani. Kufanya orodha inaweza kusaidia kutambua haijulikani.
• Kuamua kanuni gani za kimwili zinaweza kukusaidia kutatua tatizo. Kwa kuwa kanuni za kimwili zinaelekea kuonyeshwa kwa namna ya equations ya hisabati, orodha ya ujuzi na haijulikani inaweza kusaidia hapa. Ni rahisi kama unaweza kupata milinganyo ambayo yana moja tu haijulikani - yaani, vigezo vingine vyote hujulikana-hivyo unaweza kutatua kwa urahisi haijulikani. Ikiwa equation ina zaidi ya moja haijulikani, basi equations ya ziada inahitajika ili kutatua tatizo. Katika matatizo mengine, haijulikani kadhaa lazima kuamua kupata moja inahitajika zaidi. Katika matatizo hayo ni muhimu hasa kuweka kanuni za kimwili katika akili ili kuepuka kupotea katika bahari ya milinganyo. Unaweza kutumia equations mbili (au zaidi) tofauti ili kupata jibu la mwisho.

Suluhisho

Hatua ya ufumbuzi ni wakati unapofanya hesabu. Badilisha ujuzi (pamoja na vitengo vyao) katika equation sahihi na kupata ufumbuzi wa namba kamili na vitengo. Hiyo ni, kufanya algebra, calculus, jiometri, au hesabu muhimu ili kupata haijulikani kutoka kwa ujuzi, kuwa na uhakika wa kubeba vitengo kupitia mahesabu. Hatua hii ni muhimu kwa sababu inazalisha jibu la namba, pamoja na vitengo vyake. Kumbuka, hata hivyo, kwamba hatua hii ni theluthi moja tu ya mchakato wa jumla wa kutatua matatizo.

Umuhimu

Baada baada ya kufanya hesabu katika hatua ya ufumbuzi wa kutatua tatizo, ni kumjaribu kufikiri wewe ni kosa. Lakini, daima kumbuka kwamba fizikia sio hesabu. Badala yake, katika kufanya fizikia, tunatumia hisabati kama chombo cha kutusaidia kuelewa asili. Kwa hiyo, baada ya kupata jibu la namba, unapaswa kutathmini umuhimu wake daima:

• Angalia vitengo yako. Ikiwa vitengo vya jibu si sahihi, basi hitilafu imefanywa na unapaswa kurudi nyuma juu ya hatua zako za awali ili uipate. Njia moja ya kupata kosa ni kuangalia milinganyo yote uliyotokana na msimamo wa mwelekeo. Hata hivyo, alionya kwamba vitengo sahihi havihakikishi sehemu ya namba ya jibu pia ni sahihi.
• Angalia jibu ili uone kama ni busara. Je, ni mantiki? Hatua hii ni muhimu sana: -lengo la fizikia ni kuelezea asili kwa usahihi. Kuamua kama jibu ni busara, angalia ukubwa wake wote na ishara yake, pamoja na vitengo vyake. Ukubwa unapaswa kuwa sawa na makadirio mabaya ya kile kinachopaswa kuwa. Inapaswa pia kulinganisha kwa sababu na ukubwa wa kiasi kingine cha aina moja. Ishara kawaida inakuambia kuhusu mwelekeo na inapaswa kuwa sawa na matarajio yako ya awali. Hukumu yako itaboresha unapotatua matatizo zaidi ya fizikia, na itawezekana kwako kufanya hukumu nzuri kuhusu kama asili inaelezwa kwa kutosha na jibu la tatizo. Hatua hii huleta tatizo nyuma kwa maana yake ya dhana. Kama unaweza kuhukumu kama jibu ni busara, una ufahamu zaidi wa fizikia kuliko tu kuwa na uwezo wa kutatua tatizo mechanically.
• Angalia ili uone kama jibu linakuambia kitu cha kuvutia. Ina maana gani? Hii ni upande wa flip wa swali: Je, ni mantiki? Hatimaye, fizikia ni kuhusu kuelewa asili, na sisi kutatua matatizo ya fizikia kujifunza kitu kidogo kuhusu jinsi asili inavyofanya kazi. Kwa hiyo, kuchukua jibu haina maana, unapaswa daima kuchukua muda ili kuona kama inakuambia kitu kuhusu ulimwengu unachopata kuvutia. Hata kama jibu la tatizo hili halikuvutia sana kwako, vipi kuhusu njia uliyotumia kutatua? Je, njia hiyo inaweza kubadilishwa ili kujibu swali ambalo unapata kuvutia? Kwa njia nyingi, ni katika kujibu maswali kama vile sayansi hii inayoendelea.