Modelo Físico

El modelo, es una técnica que consiste en crear una representación ideal o simplificada de un objeto o sistema real mediante un conjunto de abstracciones, pero cuyo comportamiento básico se pretende explicar o anticipar. La validación del modelo generalmente es contrastable empíricamente con el objeto o sistema real. Esta validación del modelo se lleva a cabo comparando las implicaciones predichas por el mismo con observaciones.

· En otras palabras, se trata de crear un modelo ideal que refleja ciertos aspectos de un objeto real, como al crear una escultura o una pintura.

· Un modelo es por tanto una representación parcial o simplificada de la realidad que recoge aquellos aspectos de relevancia para las intenciones del modelador, y de la que se pretende extraer conclusiones de tipo predictivo. Se modela para comprender mejor o explicar mejor un proceso o unas observaciones.


Modelo científico

En ciencias puras y, sobre todo, en ciencias aplicadas, se denomina modelo al resultado del proceso de generar una representación abstracta, conceptual, gráfica o visual, física, matemática, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular- en general, explorar, controlar y predecir- esos fenómenos o procesos. Se consider que la creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica.

A pesar que hay poca teoría generalizada acerca del empleo de modelos -la que existe encontrándose principalmente en la filosofía de la ciencia, teoría general de sistemas y el campo, relativamente nuevo, de visualización científica - la ciencia moderna ofrece una colección creciente de métodos, técnicas y teorías acerca de diversos tipos de modelos. En la práctica, diferentes ramas o disciplinas científicas tienen sus propias ideas y normas acerca de tipos específicos de modelos. Sin embargo, y en general, todos siguen los Principios del modelado.

Para hacer un modelo es necesario plantear una serie de hipótesis, de manera que lo que se quiere representar esté suficientemente plasmado en la idealización, aunque también se busca, normalmente, que sea lo bastante sencillo como para poder ser manipulado y estudiado.

Tipos de modelos científicos

Modelos físicos: utilizados en el diseño de represas, puentes, esclusas, puertos, aeronaves, etc.
Modelos matemáticos: a su vez pueden dividirse en:
Modelos de simulación conceptual, utilizados en hidrología e hidrogeología.
Modelos de simulación estocásticos, utilizados en hidrología.
Modelos optimizantes, utilizando procedimientos como, por ejemplo, la Programación lineal, Programación Dinámica; etc. por ejemplo para determinar el uso óptimo de los recursos hídricos de una cuenca hidrográfica.
Modelos numéricos o simulaciones por ordenador.
Modelos analógicos, se basan en las analogías que se observan desde el punto de vista del comportamiento de sistemas físicos diferentes que, sin embargo, están regidos por formulaciones matemáticas idénticas. Por ejemplo, hasta los años 1970 el modelaje de sistemas de aguas subterráneas se realizaba con redes eléctricas de resistencias y condensadores. Este procedimiento, bastante engorroso y costoso se sustituyó con el modelaje puramente matemático en la medida en que aumentó la capacidad de los computadores y se popularizó el uso del cálculo numérico.
Modelos Conceptuales.
El Modelo atómico de Bohr del átomo de hidrógeno.
El modelo de Ising para estudiar materiales ferromagnéticos.

Modelos análogos

Habitualmente, el investigador ensambla su modelo "sobre una mesa vacía" usando elementos que ofrece el lenguaje de modelización elegido por él. Pero a veces puede ocurrir que encuentre, en otro entorno, una invariante que es por analogía la misma que en el objeto investigado. El otro objeto, foráneo, podría ser entonces usado directamente como un modelo. La analogía se refiere así al procedimiento de transferir (es decir, duplicar y revisar) un modelo desde un "sistema" al otro. No hace necesario ninguna lengua específica de modelar. En el contrario el modelo importado puede estar en cualquier lengua descrito arriba.

Ejemplos:

El nacimiento, crecimiento, florecimiento, decadencia y muerte de una planta (u otro organismo) han dado los nombres a los periodos de desarrollo histórico de la cultura. (Por ejemplo, la decadencia de la civilización occidental).

Las olas y las ondas han proporcionado un modelo para muchos campos de la ciencia: ondas de luz, ondas de radio, ciclos de desarrollo como olas.

Las relaciones en una familia han sido tomadas en numerosos contextos: el padre de un movimiento, la madre de todas las guerras, una compañía hija, una relación amo-esclavo.

Los juegos han dado modelos y conceptos particularmente en la teoría de las finanzas de la compañía.

Modelos mecánicos, como:

La regla de cálculo que permite agregar juntas de dos longitudes lineares. Porque las escalas en la regla son logarítmicas, la adición da la misma lectura en la escala que habría hecho una multiplicación de los dos números originales.

La curva catenaria invertida se ha utilizado como modelo de la bóveda de piedra. Las fuerzas de la compresión en la bóveda son substituidas por la tensión en la catenaria mientras que la forma permanece invariable.

El método de analogía es fácil de utilizar, pero tiene desventajas serias. Es difícil presentar la incertidumbre del modelo o la variación entre los casos, y permanece poco claro cuán generalmente válido es el modelo. La presentación análoga es, aún en su mejor forma, relativamente nebulosa. Es a menudo recomendable, una vez que usted haya encontrado un modelo adecuado, de traducirlo a una lengua de modelar más exacta (usando las definiciones empíricas y nominales).

En la traducción usted tiene que tener presente que la esencia que usted desea importar en su proyecto es la invariación que el modelo análogo expresa. Al lado de este invariante, el modelo importado contiene generalmente mucho detalle que se relaciona con su ambiente original y que usted tenga que quitar. Usted puede entonces o sustituir los detalles de modo que se relacionen con su propio objeto del estudio, o eliminar definitivamente los detalles no interesantes, así realzando la generalidad de su modelo final.

EJEMPLOS DE MODELOS FÍSICOS

El modelo IS-LM, (también llamado de Hicks-Hansen), es un ejemplo tanto de un modelo matemático como visual. Está inspirado en las ideas de John Maynard Keynes pero además sintetiza sus ideas con las de los modelos neoclásicos en la tradición de Alfred Marshall. Fue elaborado inicialmente por John Hicks en 1937 y desarrollado y popularizado posteriormente por Alvin Hansen.

Las curvas IS-LM permanecen como el ejemplo supremo de la pedagogía de la teoría económica de los tiempos de dominio del pensamiento keynesiano.