2. FÜÜSIKA UURIMISMEETODID

2.1. MÕÕTMINE VAATLUSES JA EKSPERIMENDIS

Vaatlus, katse ja andmetöötlus

Me teame, et füüsika on empiiriline ehk kogemuslik teadus, kuna saab uuritavast reaalsest loodusest infot läbi vaatleja kogemuse. Seetõttu on vaatlus füüsika lahutamatuks osaks, tähtsaimaks uurimismeetodiks.

Tihti, eriti teaduse edasi arenedes, vaatlusest üksi looduse tundmaõppimiseks ei piisa. Kui me füüsikalisi objekte ja nähtusi neid mõjutamata või sekkumata vaid vaatleme, võib osa võimalikust infost saamata jääda. Looduses ei pruugi vaatluse vajal realiseeruda kõik võimalikud erinevad olukorrad ja tingimused. Mõni nähtus võib olla väga haruldane või looduses iseseisvalt üldse mitte toimuda.

Siin aitab füüsikuid välja teine uurimismeetod — katse ehk ekspement. Teaduses nimetatakse katseks ehk eksperimendiks vaatlust, mis viiakse läbi selleks spetsiaalselt loodud tingimustes. Katse käigus võib nähtust ise esile kutsuda ja uuritavaid objekte vastavalt soovile ka ise mõjutada. Eksperiment tuleb enne läbiviimist alati eesmärgistatult läbi mõelda ja planeerida. Enamasti tehakse seejuures varasematele teadmistele põhinedes oletused, mida siis läbi katse kontrollitakse. Selliseid kontrollimist vajavaid teaduslikke oletusi nimetatakse hüpoteesideks (υπόθεση — kreeka k. oletus). Kui oletused ei leia kinnitust, tehakse neis vastavad muudatused ja katsetatakse uuesti.

Kolmandaks uurimismeetodiks on andmetöötlus. Füüsika on täppisteadus ehk eksaktne (exactus — ladina k. täpne) teadus, kuna uuritavaid objekte, nähtusi ja sõltuvusi kirjeldakse arvude abil. Arvuliste ehk kvantitatiivsete andmete töötlemine matemaatiliste meetodite abil võimaldab uuritavat paremini mõista ning väärtuslikku lisateavet saada.

Füüsikaline suurus ja selle mõõtmine

Vaatluse ja katse käigus kogutakse informatsiooni, mida tuleb talletada ja töödelda. Uuritavad objektid ja nähtused erinevad üksteisest mingite omaduste poolest. Näiteks vääriskivid erinevad suuruse, kuju, värvi, kõvaduse, läike ja kauniduse poolest. Osa neist omadustest on kirjeldatavad arvuliselt , teised jälle mitte. Rubiinikristalli pikkust ja raskust saame arvude abil kõigile ühiselt mõistetavalt kirja panna, kuid kaunidust mitte. Siit tuleneb uus mõiste füüsikas — füüsikaline suurus. Füüsikaliseks suuruseks nimetatakse füüsikalise objekti või nähtuse sellist omadust, mida saab arvuliselt kirjeldada.

Füüsikalisteks suurusteks on näiteks keha mass, ruumala, liikumiskiirus, temperatuur ja elektrijuhtivus.

Füüsikalise suuruse arvväärtuse kindlakstegemist nimetatakse suuruse mõõtmiseks.

Mõõtmisprotsessi olemus ja liigid

Milles seisneb mõõtmine, kuidas mõõdetava suuruse arvväärtus kindlaks tehakse? Kõik me teame, et näiteks õuna massi saab kindlaks teha kaalumise teel. Selleks asetatakse ühele kaalukausile õun ja teisele sellises koguses teadaoleva massiga kaaluvihte, et kaal tasakaalu jääks. Me võrdleme kaalude abil õuna ja vihte. Mõõtmine seisnebki tundmatu suuruse võrdlemises teadaolevaga. Näiteks pliiatsi pikkuse mõõtmisel võrdleme seda joonlauale kantud jaotiste pikkusega.

Mõõtmine tähendab mingi füüsikalise suuruse võrdlemist teise samasuguse, ühikuks võetud suurusega. Võrdlusega saadud arvu nimetatakse mõõdetava suuruse mõõtarvuks ehk arvväärtuseks.

Mõõtühik on konkreetne suurus, mida kokkuleppeliselt kasutatakse teiste sama liiki suuruste võrdlemiseks ning arvuliseks iseloomustamiseks.

Mõõtmise läbiviimiseks on vaja mõõtevahendit. Mõõtevahend on tehniline vahend mõõtmiste sooritamiseks kas üksi või koos lisaseadmetega. Temperatuuri mõõtmise vahendiks võib olla näiteks alusele keritud pikk vasktraat, kuna selle elektritakistus sõltub temperatuurist. Sellise traadi abil me aga ilma lisaseadmeta (takistusmõõtjata) temperatuuri väärtust teada ei saa.

Osa mõõtevahendeid võimaldavad aga mõõdetava suuruse skaalalt või tabloolt vahetult välja lugeda. Selliseid mõõtevahendeid, mis esitavad mõõtesignaali vaatlejale vahetult tajutaval kujul, nimetatakse mõõteriistaks. Mõõteriistadeks on näiteks termomeeter, kell ja joonlaud.

Näiteid mõõteriistadest

Mõõtmised saab jagada otsesteks ja kaudseteks. Otsene mõõtmine on selline mõõtmine, mille puhul meid huvitava suuruse väärtus saadakse vahetult mõõtmisvahendi skaalalt. Kaudne mõõtmine on mõõtmine, kus mõõtetulemus leitakse arvutuste teel (valemi abil) otsemõõdetud suuruste kaudu. Näiteks auto kiirust saab otseselt mõõta spidomeetri abil ning leida kaudselt, arvutades selle otseselt mõõdetud teepikkuse ning sõiduaja kaudu.

< Tagasi Sisukord Edasi >