natuurkundemodel

Een natuurkundemodel is een vereenvoudigde representatie van de werkelijkheid die bedoeld is om natuurkundige verschijnselen te verklaren en te voorspellen. Modellen kunnen wiskundig, conceptueel of grafisch van aard zijn en dienen als instrument voor begrip, berekening en toetsing van hypotheses. Ze abstraheren relevante variabelen en processen en laten minder relevante details achterwege.

Typen natuurkundemodellen variëren van mechanische tot elektrische, golf- en veldmodellen, en van klassieke tot quantummechanische beschrijvingen. Veelvoorkomende kenmerken zijn abstractie, expliciete aannames en idealisaties (zoals puntmassa’s, vacuüm, lineaire relaties of verwaarlozing van luchtweerstand). Het toepassingsgebied van een model is beperkt tot de omstandigheden waarvoor de aannames redelijk zijn.

Voorbeelden zijn onder meer mechanische modellen zoals een massa die aan een veer beweegt (F = ma), elektrische modellen zoals een RC-circuit om lading en tijdsafhankelijke spanningen te beschrijven, en golf- of lichtmodellen die interferentie en voortplanting verklaren. In de literatuur en het onderwijs worden ook atomaire en veldmodellen gebruikt om respectievelijk de structuur van materie en krachtenvelden te beschrijven. In de praktijk worden modellen vaak aangevuld of vervangen naarmate meer gegevens beschikbaar komen of nieuwe omstandigheden zich voordoen.

Modelleren is een kernactiviteit in zowel wetenschappelijk onderzoek als onderwijs. Modellen worden getest tegen experimenten en observaties; bij afwijkingen worden aannames herzien en het model aangepast. Zo ontwikkelen natuurkundige modellen zich geleidelijk verder en dragen ze bij aan begrip, voorspellingen en technologische toepassingen.