O que é um modelo físico?
Você já brincou com uma modelo? Como um helicóptero modelo, brinquedos de construção ou uma exposição em um museu de ciências? Os modelos nos ajudam a visualizar aspectos do mundo e são usados para diversão, decoração ou para ilustrar ideias. Mas você sabia que os modelos físicos também podem ser usados na ciência?
Um modelo físico é uma cópia construída de um objeto que representa esse objeto. Ele pode ser maior do que o objeto, menor ou do mesmo tamanho. Eles podem ter partes móveis, ter água fluindo através deles ou até mesmo ser robóticos. Eles são usados para experimentos, visualização ou para educação em museus e, portanto, são incrivelmente úteis para cientistas e não cientistas.
Na ciência, o tipo mais comum de modelo não é realmente físico; os cientistas gostam de usar modelos conceituais para visualizar e representar as coisas. Isso pode ser tão simples quanto diagramas no papel ou tão complexo quanto um monte de equações matemáticas. Mas, às vezes, olhar para uma página de equações dificulta a visualização, mesmo quando você realmente sabe muito sobre matemática. É aí que um modelo físico pode ser útil. Pode permitir que você imagine algo quando sua imaginação não consegue.
Tipos de modelos físicos: escala e tamanho natural
Existem dois tipos principais de modelo físico: modelos em escala e modelos em tamanho real.
Um modelo em escala é um modelo que não tem o tamanho normal. Geralmente é menor, mas também pode ser maior. Embora o tamanho seja diferente, as proporções devem ser iguais às reais. Por exemplo, você pode criar um modelo de um edifício com apenas 3 metros de altura. Se a largura do edifício real for metade da altura, seu modelo deve ter 1,5 metros de largura para também ter metade da altura. Modelos em escala são ótimos quando não há dinheiro suficiente para construir um modelo em tamanho real, ou o objeto real é ridiculamente grande (como um arranha-céu).
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Um modelo em tamanho real é exatamente o que parece – é o tamanho exato do que está representando. Algumas salas de aula têm modelos em tamanho real de esqueletos ou músculos humanos, para que os alunos possam compreender com mais precisão a anatomia humana. Um modelo em tamanho real pode ser extremamente caro de produzir, mas permite que você faça experimentos em algo que é praticamente igual ao real. Os cientistas dissecaram um modelo de T-Rex em tamanho real para tentar obter uma melhor compreensão do sistema digestivo e dos hábitos dos dinossauros.
Vantagens
Existem várias vantagens nos modelos físicos. Eles permitem que você experimente coisas reais que seriam impossíveis fora de um modelo. Por exemplo, você pode criar um modelo de uma casa e depois destruí-la de diferentes maneiras para ver como um incêndio ou inundação afetou os materiais de construção. Ou você pode simular um terremoto em um modelo de cidade, o que seria impossível e perigoso de fazer em uma cidade real.
Às vezes, os modelos físicos são mais precisos do que os computadores, especialmente no caso de coisas caóticas como fluxo de fluido. Se você estiver estudando como a água fluirá pelas laterais de um barco ou por meio de uma complexa rede de canos, não há como superar um modelo físico.
Outra vantagem é que eles são mais seguros para certos tipos de experimentos. Um dos exemplos mais comuns de modelos físicos são os bonecos de teste de colisão. Antes de um carro entrar na estrada, eles são testados simulando todos os tipos de colisões e vendo o efeito que isso tem em manequins de tamanho humano no carro. Isso certamente não é algo que você possa fazer com segurança com pessoas reais.
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Por último, os modelos são ótimos para visualização e educação. Ninguém pode realmente ver o átomo, porque é muito pequeno. E uma imagem de todo o sistema solar com todos os planetas em vista não é prática, porque os planetas são minúsculos em comparação com as distâncias entre eles. Os modelos podem ser usados para educar as pessoas e ajudá-las a visualizar coisas que são difíceis de imaginar.
Desvantagens
Os modelos físicos têm desvantagens. Os modelos físicos são caros de produzir, especialmente em comparação com simulações de computador ou equações matemáticas simples. Se você destruir um modelo como parte de uma simulação, ele terá que ser reconstruído, aumentando as despesas.
Modelos físicos podem consumir muito tempo. Além de adquirir e construir (e reconstruir) os materiais, um modelo físico não perdoa erros. Se você perceber que seus edifícios estão no ângulo errado, ajustá-los não é tão fácil quanto clicar em um botão. Se você só percebeu seu erro depois de destruir o modelo, teria desperdiçado um modelo perfeitamente bom, aumentando o tempo que levará para terminar seu estudo.
Às vezes, criar um modelo grande o suficiente para fazer seu teste valer a pena não é prático, ao passo que fazê-lo em um computador ou teoricamente é fácil.
Resumo da lição
Um modelo físico é uma cópia construída de um objeto projetado para representar esse objeto. Pode ser um modelo em escala, que é diferente em tamanho do real, mas tem todas as mesmas proporções, ou em tamanho real, que é exatamente do mesmo tamanho do real. Eles podem ser usados para:
- simulando incêndios ou terremotos ou fluxo de fluido
- educação, como fornecer modelos para museus de ciências.
- para ajudar o cientista a visualizar ou prever coisas.
As vantagens dos modelos físicos incluem experimentar coisas que seriam impossíveis no mundo real devido à segurança, custo ou questões práticas, e que você pode visualizar coisas que são extremamente pequenas, aconteceram há milhões de anos ou que de outra forma não podem ser visualizadas diretamente. As desvantagens incluem que os modelos físicos podem ser caros, demorados para fazer e podem precisar ser reconstruídos se destruídos. Às vezes, é impossível construir um modelo grande o suficiente.