¿Qué pruebas, en matemáticas o física, deberían saber todos los estudiantes de física?

Todos los capítulos que estudias en física están construidos de la misma manera. Empiezas con algunas suposiciones: pueden ser postulados experimentales como en física cuántica o relatividad, o simplemente ecuaciones que puedes probar con física más avanzada (como las ecuaciones de la termodinámica, que se pueden probar con la física estadística). Luego, juegas con las ecuaciones iniciales y obtienes nuevas ecuaciones que pueden interpretarse físicamente y usarse para predecir fenómenos. Eventualmente, puede aplicar las últimas ecuaciones que obtuvo con valores reales para obtener tiempos, distancias, velocidades, etc. típicos del fenómeno que está estudiando y comparar con experimentos.

Las dos primeras partes de esta construcción son realmente físicas, la última parte se parece más a la ingeniería para mí: aplicar el teorema de la física para resolver problemas concretos. Por lo tanto, cuando aprendes un capítulo de física, creo que deberías aprender todas las pruebas, porque estas son la parte interesante. Comenzando con solo unas pocas suposiciones y obteniendo resultados hermosos e interpretables sobre el mundo al aplicarle matemáticas avanzadas, eso es lo que la física es para mí. Al final, no recordará todas las pruebas, pero cuando tenga que enfrentar un problema físico real, tendrá las habilidades para modelarlo matemáticamente y hará comparaciones con problemas que ya haya resuelto.

En cuanto a las pruebas de los teoremas matemáticos, en realidad no son a menudo útiles en física, pero son necesarias si eres como yo y odias admitir cosas y aún más cosas de aprendizaje de memoria. Si aprendes todas las pruebas, incluso si olvidas algunas de ellas después, toda la física y las matemáticas parecerán legítimas, rigurosas, lógicas y, en su mayoría, una de las construcciones más hermosas de la mente humana.

Si solicita una prueba en particular, estoy de acuerdo con las otras respuestas en que es algo realmente personal. Personalmente, me gusta la prueba de las ecuaciones lagrangianas y hamiltonianas (que conducen al principio de acción mínima). También me encanta la forma en que probamos las ecuaciones de propagación de una onda electromagnética en un plasma. O las pruebas de muchas ecuaciones de la termodinámica con la física estadística.

Si pregunta, esta visión de la física es muy francesa, heredada de Lagrange, y sé que muchos países no enseñan física de esa manera, pero prefieren centrarse en los experimentos, el sentido físico y los problemas concretos, lo que puedo entender. Pero quería compartir nuestra forma de interpretar la física, ya que rara vez lo vemos aquí.

Lo ideal es que conozcas todas las pruebas. En la práctica, debe saber cuáles le interesa entender, y esto dependerá un poco de lo que le interesa dentro de la física. Dicho esto, hay una serie de pruebas útiles en análisis complejo y álgebra lineal a las que todo estudiante de física debería estar expuesto. Las pruebas más importantes son aquellas cuyo razonamiento puede utilizar en cualquier otro lugar de la física. En ese sentido, sugiero la prueba de que cualquier base de un espacio de producto interno de dimensión finita puede hacerse ortonormal. La prueba de que el laplaciano de 1 / r ^ 2 es una función delta de Dirac también es buena. El teorema integral de Cauchy.

Aún más importante que las pruebas es asegurarse de que comprende los límites de todos los teoremas sobre los que aprende. ¿Qué tan suave tiene que ser una función ?, etc.

¿Qué pruebas, en matemáticas o física, deberían saber todos los estudiantes de física?

Saber una prueba de, por ejemplo, el Teorema de Pitágoras es distinto de conocer el teorema mismo.

Generalmente solo los estudiantes de Matemáticas necesitan saber pruebas. Los estudiantes de física necesitan saber teoremas y cómo aplicarlos en circunstancias apropiadas.

Una “prueba” experimental de una teoría física no es realmente una prueba en el sentido matemático. Harías bien en distinguir estos dos conceptos en lugar de combinarlos como se hace en la pregunta.

Finalmente, la aplicación de un teorema en una teoría física puede estar sujeta a pruebas matemáticas en algún contexto de modelado, pero esa es una visión del mundo muy orientada matemáticamente que puede no ser apropiada para un estudiante de física.

Necesitas saber la prueba de E = mc ^ 2:

Sé que todos han aprendido esta fórmula de memoria, pero todos los físicos necesitan saber cómo la obtuvimos.

Diferencie la fórmula de masa relativista de Einstein con respecto al tiempo y obtendrá,

(dm) (c ^ 2) = mv (dv) + v ^ 2 (dm) donde ‘m’ es la masa relativista, ‘dv’ y ‘dm’ son cambios en la velocidad y la masa respectivamente y ‘c’ es la velocidad de luz.

Ahora, consideremos un cuerpo en reposo. Aplicamos fuerza y ​​hay cambio en la masa y velocidad del cuerpo.

F = m (dv / dt) + v (dm / dt), donde ‘F’ es la fuerza aplicada.

dE = mv (dv) + (v ^ 2) (dm) donde ‘dE’ es el cambio en la energía del cuerpo.

Esto se relaciona, dE = (dm) c ^ 2

Límite aplicado da,

e = mc ^ 2 donde ‘e’ es la energía de reposo y ‘m’ es la masa de reposo.

E = Mc ^ 2 donde ‘E’ es la energía relativista y ‘M’ es la masa relativista.

Como una vez, Galileo sed: “no se le puede dar nada a un hombre, solo se puede ayudar a encontrarlo”.

Son tantas opiniones diferentes, y todos pueden pensar que tienen razón. Normalmente, solo se mostrará el tiempo, quién tiene razón o no. Esto ha sido así, creo que todos tienen que intentar construir su propia opinión, incluso si resulta que puede no ser la correcta. Todo lo que la humanidad ha alcanzado hasta ahora es la razón por la que tantas personas piensan de manera tan diferente, y la verdad siempre será la ganadora, a veces no al instante, pero con el tiempo lo será. La verdad es demasiado poderosa y hermosa.

Así que al final solo puedo recomendar, usted debe decidir qué prueba en matemáticas o física es importante o no.