home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Suzy B Software 2 / Suzy B Software CD-ROM 2 (1994).iso / adult_ed / lectures / lect02.txt < prev    next >
Text File  |  1995-05-02  |  6KB  |  90 lines

  1.  ----- The following copyright 1991 by Dirk Terrell
  2.  ----- This article may be reproduced or retransmitted
  3.  ----- only if the entire document remains intact 
  4.  ----- including this header
  5.  
  6.  Lecture #2   "The Language of Science"
  7.  
  8.    Scientists are usually visualized as cold, emotionless people who run 
  9. around poking and prodding nature, measuring, calculating, and otherwise 
  10. "dehumanizing" everything. Again, this stems from the incorrect view that 
  11. people have of science as being a collection of facts. I believe that 
  12. sciences like physics and astronomy have much more in common with other 
  13. human endeavors, such as sculpture and ballet, than people realize. In fact, 
  14. teaching a science is very similar to teaching literature. In both cases we 
  15. are trying to relate experiences, whether they be the splitting of atomic 
  16. beams in a Stern-Gerlach apparatus or the exhiliration of observing the 
  17. beauty of unspoiled woodlands. In both instances the experiences are related 
  18. through the medium of language. As a science teacher, however, I am at a bit 
  19. of disadvantage compared to a literature teacher. When a literature course 
  20. begins, the students and the teacher begin on an equal footing when it comes 
  21. to the language used. They can immediately exchange thoughts and ideas that 
  22. arise from reading a particular piece of writing. When I start a course in 
  23. astronomy or physical science, most of the students do not know the language 
  24. and I must teach it to them. Having to learn the language of science does 
  25. have some positive aspects. The language is truly universal. It is 
  26. independent of one's ethnic or geographic origins, or one's social or 
  27. political background. In fact, it can serve to bridge gaps between people of 
  28. different cultures. The language of science is mathematics and it is 
  29. impossible to really have a true understanding of any physical science 
  30. without using mathematics. 
  31.  
  32.    The scientific method requires that we do experiments, and experiments 
  33. mean measurements, which mean numbers. The famous British astronomer Sir 
  34. Arthur Stanley Eddington once said something to the effect that if you can't 
  35. put a number on it, it isn't science. So before we move on into some 
  36. elementary physics and astronomy, I want to talk a little bit about numbers 
  37. and measurements.
  38.  
  39.    Scientists tend to be a little lazy when it comes to numbers and the 
  40. names of things. Listen to one discussion between two people from NASA and 
  41. you will wonder whether they are speaking English or not. SRB's, SSME's, 
  42. PMT's, LOS, etc. There seems to be a never-ending stream of acronyms. 
  43. Basically we try to shorten the time required to express a particular idea. 
  44. We do the same thing with numbers for good reasons. In the physical sciences 
  45. we deal with very small numbers and with very large ones, and we have 
  46. developed a sort of shorthand notation for writing numbers called scientific 
  47. notation. We express some large or small number as the product of one number 
  48. and ten raised to some integer power. For example, write down the number one 
  49. million. How many zeros did you write? You should have six. In scientific 
  50. notation one million is written as one times ten to the sixth power. Since I 
  51. can't write numbers with exponents on the computer, I will use the usual 
  52. notation for computers and write one million as 1E6. The 1 (called the 
  53. mantissa) is the multiplier and the E stands for exponent. 1E6 means one 
  54. times ten with an exponent of six. 64,326,000,000,000 would be written as 
  55. 6.4326E13. You can see how scientific notation is more compact that writing 
  56. out all those zeros. What about numbers less than 1? In that case the 
  57. exponent is expressed as a negative number. For example, 0.0000023 would be 
  58. 2.3E-6. Practice doing a few of these and ask for help if you are having 
  59. trouble.
  60.  
  61.    When we do experiments we are looking for relationships between various 
  62. quantities. The best way to see these relationships is through the use of a 
  63. graph where we plot one quantity on the y-axis an another on the x-axis. 
  64. When this is done, the relationship is easily seen. For instance, one kind 
  65. of plot we use in astronomy is a plot of the luminosity (brightness) of 
  66. stars versus the surface temperature. You could make a plot of people's 
  67. weights versus their heights. The graph will enable you to see the 
  68. relationship between the variables if there indeed is one. Here is an 
  69. experiment I would like you to try:
  70.  
  71.    What you need - a measuring device (ruler, tape measure), several round 
  72. objects of various sizes (coins, cans, barrels, etc.) and a piece of graph 
  73. paper.
  74.  
  75.    Measure the diameters and circumferences of the objects (the more 
  76. measurements you have the better) and make a table which lists the diameters 
  77. and circumferences (make sure that you use the same units for all 
  78. measurements, that is, measure everything in inches, centimeters, cubits or 
  79. whatever. It doesn't matter which unit you use, just stick to the same one 
  80. for all the objects.) Label the divisions on the x and y axes to the same 
  81. scale so that all of your measurements can fit on the graph (if your biggest 
  82. diameter is 50 inches, then make your x-axis go from 0 to 50). Plot the 
  83. circumferences as your y values and your diameters as your x values. I am 
  84. assuming that everyone knows how to do Cartesian (x-y) plotting. If not, 
  85. please say so. I will be happy to explain. When you have plotted all of the 
  86. points, look at the graph and see if you can see any relationship. Is there 
  87. some pattern? Do this and let me know what you get.
  88.  
  89.  Dirk
  90.