Lichaamsfysica: Motion to Metabolism
In de vorige berekening hebben we gekozen voor een hartslag van 80 BPM, wat eerder een benadering was dan een werkelijke meting of berekening. Daarom is ons antwoord slechts een schatting. We verwachten echter niet dat iemand die volwassen wordt ook maar in de buurt zal komen van 10x meer of 10x minder slagen dan dit, dus ons antwoord ligt binnen een orde van grootte van wat de meeste mensen ervaren. Het combineren van verschillende reeds bekende, gemakkelijk te vinden of benaderende waarden om een algemeen idee te krijgen van hoe groot een antwoord zou moeten zijn, zoals we net hebben gedaan voor slagen per leven, levert een schatting van een orde van grootte op. Speel met deze simulatie om te oefenen met het schatten van groottes door alleen visuele aanwijzingen te gebruiken.
Regelschatting en benadering
Regelschatting van een orde van grootte berust vaak op benaderende waarden, dus worden schatting van een orde van grootte en benadering vaak door elkaar gebruikt. Om de verwarring nog groter te maken, wordt benadering vaak door elkaar gebruikt met veronderstelling of wordt benadering gebruikt om een snelle, ruwe meting met een grote mate van onzekerheid te beschrijven. Voor een zo groot mogelijke duidelijkheid zal dit leerboek ernaar streven de termen te gebruiken zoals gedefinieerd in de volgende tabel.
Term | Definitie | Elk voorbeeld |
Aanname | Het negeren van een of andere compilatie van de om de analyse te vereenvoudigen of verder te gaan hoewel er informatie ontbreekt. Wetenschappers vermelden veronderstellingen, motiveren waarom ze nodig waren, en schatten hun mogelijke invloed op de resultaten in. | Mijn katoenen kleren zijn helemaal doorweekt, dus ik neem aan dat ze geen isolerend effect hebben tegen het koude water. |
Aanname
Aanname |
Het bedenken van een ruwe waarde met behulp van voorkennis en veronderstellingen, maar niet door een meting te doen om de waarde te bepalen. | Het water voelt koud aan, maar niet schokkend, vergelijkbaar met het zwemwater van 70 °F, dus de geschatte watertemperatuur is 70 °F. |
Onzekerheid (waarover later meer) | Hoeveelheid waarmee een gemeten, berekende of benaderde waarde zou kunnen verschillen van de werkelijke waarde. | 85 °F zou comfortabel aanvoelen als het collegezwembad van 82 °F en 55 °F voelt erg koud aan, dus + 15 °F is mijn onzekerheid ten opzichte van 70 °F. |
Raming van de orde van grootte | Resultaat van het combineren van veronderstellingen, benaderende waarden en/of metingen met grote onzekerheid om een antwoord te berekenen met grote onzekerheid, maar met de juiste orde van grootte. | Op basis van bekende gegevens schatte ik de tijd tot uitputting of verlies van bewustzijn op 5 uur (minder dan 50 uur en meer dan 0,5 uur). |
Metrische voorvoegsels
Aangezien onze slagen per leven slechts een schatting van een orde van grootte is, moeten we ons uiteindelijke antwoord afronden met minder significante cijfers. Laten we er 3.000.000.000 slagen per leven (BPL) van maken, of drie miljard BPL. Later in het hoofdstuk zullen we definiëren wat we bedoelen met en significante cijfers en ook meer vertellen over waarom, wanneer, en hoe we dit soort afronding moeten doen. Voor nu merken we dat het een beetje afleidt en een beetje vervelend is om al die nullen uit te schrijven, dus door te tellen dat er negen plaatsen voor het eerste cijfer zijn kunnen we wetenschappelijke notatie gebruiken en in plaats daarvan schrijven: BPL. Als alternatief kunnen we een metrisch voorvoegsel gebruiken. Het voorvoegsel voor 109 is Giga (G) dus we kunnen schrijven: 3 GBPL (te lezen als gigabeats per leven). In de onderstaande tabel staan de gebruikelijke metrische voorvoegsels. Voor een veel uitgebreidere lijst van voorvoegsels kunt u terecht op de NIST-website. Een voordeel van het gebruik van metrieke eenheden is dat de verschillende grootte-eenheden direct met elkaar in verband worden gebracht door factoren van tien. Bijvoorbeeld 1 meter = 100 cm in plaats van 1 voet = 12 inch.
Voorvoegsel | Symbol | Value | Example (some are approximate) | |||
exa | E | 1018 | exameter | Em | 1018 m | distance light travels in a century |
peta | P | 1015 | petasecond | Ps | 1015 s | 30 million years |
tera | T | 1012 | terawatt | TW | 1012 W | powerful laser output |
giga | G | 109 | gigahertz | GHz | 109 Hz | a microwave frequency |
mega | M | 106 | megacurie | MCi | 106 Ci | high radioactivity |
kilo | k | 103 | kilometer | km | 103 m | about 6/10 mile |
hecto | h | 102 | hectoliter | hL | 102 L | 26 gallons |
deka | da | 101 | dekagram | dag | 101 g | teaspoon of butter |
– | – | 100 =1 | – | – | – | |
deci | d | 10-1 | deciliter | dL | 10-1 L | less than half a soda |
centi | c | 10-2 | centimeter | cm | 10-2 m | fingertip thickness |
milli | m | 10-3 | millimeter | mm | 10-3 m | flea at its shoulders |
micro | µ | 10-6 | micrometer | µm | 10-6 m | detail in microscope |
nano | n | 10-9 | nanogram | ng | 10-9 g | small speck of dust |
pico | p | 10-12 | picofarad | pF | 10-12 F | small capacitor in radio |
femto | f | 10-15 | femtometer | fm | 10-15 m | size of a proton |
atto | a | 10-18 | attosecond | as | 10-18 s | time light crosses an atom |