Fizica corpului: De la mișcare la metabolism
În calculul anterior am ales să folosim o frecvență cardiacă de 80 BPM, care a fost mai degrabă o aproximare decât o măsurătoare sau un calcul real. Prin urmare, răspunsul nostru este doar o estimare. Cu toate acestea, nu ne așteptăm ca cineva care trăiește până la vârsta adultă să aibă nici pe departe de 10x mai multe sau de 10x mai puține bătăi decât aceasta, așa că răspunsul nostru este în limitele unui ordin de mărime a ceea ce experimentează majoritatea oamenilor. Combinarea mai multor valori deja cunoscute, ușor de găsit sau aproximative pentru a obține o idee generală despre cât de mare ar trebui să fie un răspuns, așa cum tocmai am făcut pentru bătăile pe viață, oferă o estimare de ordin de mărime. Jucați-vă cu această simulare pentru a exersa estimarea mărimilor folosind doar indicii vizuale.
Stimare și aproximare
Stimarea ordinului de mărime se bazează adesea pe valori aproximative, astfel încât estimarea ordinului de mărime și aproximarea sunt adesea folosite în mod interschimbabil. Adăugând la confuzie, aproximarea este adesea folosită în mod interschimbabil cu presupunerea sau folosește aproximarea pentru a descrie o măsurătoare rapidă, aproximativă, cu un grad ridicat de incertitudine. Pentru a maximiza claritatea, acest manual se va strădui să se limiteze la utilizarea termenilor așa cum sunt definiți în conformitate cu tabelul următor.
Termen | Definiție | Exemplu de zi cu zi | |
Asumpție | Ignorarea unei anumite compilații a în scopul de a simplifica analiza sau de a proceda chiar dacă lipsesc informații. Oamenii de știință enunță ipoteze, justifică de ce au fost necesare și estimează posibilul impact al acestora asupra rezultatelor. | Hăinuțele mele de bumbac sunt complet îmbibate, așa că presupun că nu oferă niciun efect izolator împotriva apei reci. | |
Aproximație
Aproximație |
Actul de a ajunge la o valoare aproximativă folosind cunoștințe și ipoteze anterioare, dar nu prin efectuarea unei măsurători cu scopul de a determina valoarea. | Apa se simte rece, dar nu șocantă, similară lacului de înot de 70 °F, deci temperatura aproximativă a apei este de 70 °F. | |
Incertitudine (mai multe despre aceasta mai târziu) | Cantitatea cu care o valoare măsurată, calculată sau aproximată ar putea fi diferită de valoarea reală. | 85 °F s-ar simți confortabil ca la piscina de 82 °F a colegiului, iar 55 °F pare foarte rece, deci + 15 F° este incertitudinea mea față de 70 °F. | |
Ordine de mărime estimat | Rezultat al combinării ipotezelor, valorilor aproximative și/sau măsurătorilor cu incertitudine mare pentru a calcula un răspuns cu o incertitudine mare, dar care are ordinea de mărime corectă. | Utilizând date cunoscute, am estimat că timpul până la epuizare sau pierderea cunoștinței este de 5 ore (mai puțin de 50 de ore și mai mult de 0,5 ore). |
Prefixe metrice
Considerând că răspunsul nostru privind bătăile pe viață este doar o estimare de ordin de mărime, ar trebui să rotunjim răspunsul nostru final pentru a avea mai puține cifre semnificative. Să fie 3.000.000.000.000 de bătăi pe viață (BPL), sau trei miliarde de BPL. Puțin mai târziu în acest capitol vom defini ce înțelegem prin și cifre semnificative și, de asemenea, vom vorbi mai mult despre de ce, când și cum trebuie să facem acest tip de rotunjire. Deocamdată, observăm că este puțin deranjant și puțin enervant să scriem toate acele zerouri, așa că, socotind că există nouă locuri înainte de prima cifră, putem folosi notația științifică și să scriem în schimb: BPL. Alternativ, putem folosi un prefix metric. Prefixul pentru 109 este Giga (G), așa că putem scrie: 3 GBPL (se citește gigabeat pe viață). Tabelul de mai jos prezintă prefixele metrice obișnuite. Pentru o listă mult mai cuprinzătoare de prefixe, vizitați site-ul web al NIST. Un avantaj al utilizării unităților metrice este acela că diferitele unități de mărime sunt legate direct prin factori de zece. De exemplu, 1 metru = 100 cm în loc de 1 picior = 12 inci.
Prefix | 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 |