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Idealisierung (Physik)
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Die Idealisierung ist in Physik und Technik das Bemühen, nur die wesentlichen Züge des zu untersuchenden Objektes zu betrachten, indem man sie vereinfacht (Ideales Objekt) oder über verschiedene Zustände oder Werte mittelt (Mittleres Objekt) oder innere bzw. äussere Einflüsse weglässt (Vernachlässigung).
Der Physiker untersucht einen Sachverhalt vorerst bei starker Idealisierung, den Idealfall, indem er meist ein mathematisches Modell des Untersuchungsgegenstandes erstellt. In dieses Modell versucht er dann immer mehr Bedingungen in seine Berechnungen aufzunehmen, um so eine Gesetzmäßigkeit zu finden, welche die Natur möglichst gut beschreibt.
Idealisierung und Modellbildung sind wichtige Vorgehensweisen besonders der theoretischen Physik, um neue Gesetze zu finden sowie der angewandten Wissenschaften bis hin zur Technik, um den Rechenaufwand gering zu halten.
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Methoden der Idealisierung
Um dies zu erreichen, gibt es verschieden Ansätze:
- Vereinfachte Modelle, die Aussagen über etwas treffen, das dem Untersuchungobjekt hinreichend nahe kommt
- Vernachlässigung der Terme einer Formel, die aufwändig zu berechnen sind, aber wenig Anteil zum Ergebnis beisteuern
- Fehlerabschätzungen, hierbei wird – statt einen exakten Wert zu ermitteln – berechnet, inwieweit Unsicherheiten einer Eingabe Schwankungen in der Ausgabe erzeugen (diese Rechnung ist oft deutlich weniger komplex)
- Mittelwertbildung über räumliche oder zeitliche Schwankungen
- Näherungslösungen, die der erwarteten Rechengenauigkeit genügen
- Vernachlässigung der Randbedingungen, sofern sie nicht unmittelbar auf das Modellverhalten Einfluss haben
- Festhalten von Parametern, um die Reaktion auf einen bestimmten Einfluss zu testen
- Black Box, ein System auf seine Randbedingungen reduzieren
- Kenngrößen, brauchbare Rechenwerte, ohne dass auf den Wirkungsmechanismus eingegangen wird
Beispiele für Ideale Objekte
- Geoid, eine Annäherung an die Erdgestalt
- Ekliptik, das zeitliche Mittel der Erdbahn
- Nullpunkt, Bezug auf einen oft physikalisch nicht zugänglichen Referenzwert
- Ignorieren der räumlichen Ausdehnung eines Objekts:
- Vernachlässigung eines Verhaltens, das die Rechnung verkompliziert, aber keine relevanten Ergebnisse bringt:
- Starrer Körper
- Ideales Gas, ein Modell für reale Gase
- Idealer Festkörper, das entsprechende für Festkörper
- Inkompressibles Fluid
- ideale Mischung
- ideale Lösung
- Mathematisches Pendel, Vernachlässigen aller die Schwingung dämpfenden Terme
- idealer Reaktor
- Begrenzung von Freiheitgraden:
Ideale Eigenschaften
Siehe auch
- Idealisierung (Psychologie)
- Abstraktion
- Ceteris paribus, Nancy Cartwright's Ceteris-paribus-Gesetze
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