Exemplos de
Modelos científicos

Um modelo científico é uma forma abstrata, conceitual, gráfica ou visual na qual é possível representar a realidade. Com um modelo científico, fenômenos, processos e sistemas podem ser representados para explicar, analisar, descrever e simular.

A construção de modelos é uma etapa importante no processo de obtenção de conhecimento científico e, para isso, é preciso recorrer a disciplinas como metodologia, filosofia da ciência ou teoria geral dos sistemas. Construir um modelo científico implica o estabelecimento de várias hipóteses, de modo que o estudo em questão fique bem representado no modelo, que deve ser o mais simples e manipulável possível.

Para conhecer aspectos e fenômenos da realidade, deve-se começar fazendo idealizações, quer dizer, construindo modelos dela. Isso é possível atribuindo determinadas propriedades ao que é percebido como real, que não modificam muito a realidade. Para isso, é necessário suprimir alguns detalhes, e considerar outros que possibilitem estabelecer uma percepção da realidade, mesmo que não seja exatamente a realidade em si.

Não se deve confundir o modelo científico com a teoria. Uma teoria é um sistema composto por uma ou várias hipóteses, um conjunto de perguntas que explicam e determinadas regras pelas quais é possível chegar a conclusões a partir das hipóteses. Para explicar uma teoria, podem ser usados um ou vários modelos científicos.

• Veja também: Ramos da ciência

Partes de um modelo científico

As partes de um modelo científico são as seguintes:

• Dados de entrada (input) e de saída (output). Para criar um modelo científico, define-se um conjunto de dados de entrada. Depois de uma interpretação dos efeitos das condições iniciais sobre esses dados, gera-se uma saída.
• Estrutura interna. A estrutura interna de um modelo determina a relação entre o input e o output. Se um mesmo input corresponder ao mesmo output, o modelo é determinístico, ao passo que se um input corresponder a diferentes outputs, o modelo é não determinístico. A estrutura interna de um modelo depende do tipo de modelo.

Tipos de modelos científicos

Os modelos científicos podem ser classificados do seguinte modo:

• Modelos físicos. São cópias ou representações tridimensionais e tangíveis, feitas em escala (maior ou menor) de algum objeto ou material de interesse científico, permitindo sua observação e compreensão de diferentes perspectivas. Estão incluídos nesse tipo de modelo, por exemplo, protótipos e maquetes.
• Modelos gráficos. São representações gráficas ou visuais de conjuntos de dados. Os recursos gráficos (símbolos, vetores, linhas ou desenhos) são usados para permitir uma melhor compreensão das relações e correlações entre os dados. Por exemplo, o desenho de gráficos de barras ou de pizza para expressar resultados estatísticos.
• Modelos matemáticos. São representações numéricas ou algébricas que permitem a construção de fórmulas e expressões matemáticas para expressar relacionamentos presentes no mundo real. Podem ser:
  • Modelos determinísticos. São modelos em que os dados e os fenômenos são conhecidos. Além disso, as fórmulas podem representar os resultados de forma bastante precisa, sempre limitando o fenômeno aos limites que a observação permite. Por exemplo: A Lei da Gravitação Universal de Newton.
  • Modelos estocásticos. São modelos nos quais os dados e os fenômenos não são conhecidos. O resultado é de natureza probabilística e tem alguma incerteza. Por exemplo: O Princípio da Incerteza de Heisenberg.
  • Modelos numéricos. São modelos em que se utiliza um conjunto de números para representar as condições iniciais e a realidade do que se pretende estudar. Obtêm-se resultados numéricos que representam a evolução das condições iniciais. Este tipo de modelo é usado para realizar simulações computacionais. Por exemplo: O Método de Monte Carlo.
• Modelos analógicos ou análogos. São representações de fenômenos de interesse científico por meio de analogias, que estabelecem comparações ou relações entre coisas diferentes. Um exemplo disso são os modelos de placas tectônicas usados para ensinar sismologia, que consistem em caixas de areia comprimida acopladas a motores que induzem o movimento e permitem a modelagem de dobras tectônicas e orogênese.
• Modelos conceituais. São representações que usam conceitos que estão relacionados. Estes modelos envolvem um alto nível de abstração, e por essa razão usam aspectos semânticos ou conceituais considerados importantes para o que se pretende representar. Um exemplo disso se dá nos vários modelos atômicos que foram propostos em teorias ao longo da história.

Exemplos de modelos científicos

Alguns exemplos de modelos científicos são:

1. O modelo bola-bastão. É um modelo tridimensional usado para representar átomos e moléculas. Os átomos são representados como esferas de cores diferentes. Os raios das esferas são proporcionais aos raios atômicos, e as distâncias entre os centros de cada esfera são proporcionais às distâncias entre os núcleos atômicos.
2. O líquido de Luttinger. É um modelo teórico para descrever o comportamento dos elétrons (ou outras partículas semelhantes) em um condutor unidimensional (como os nanotubos de carbono) e foi criado pelo fato de o líquido de Fermi não operar em uma única dimensão. Este modelo foi proposto em 1950 e consiste em um modelo matemático complexo.
3. O modelo DART. É um modelo de transporte radiativo tridimensional, cujo nome corresponde ao acrônimo em inglês: Discrete Anisotropic Radiative Transfer (Transferência Radiativa Anisotrópica Discreta). É realizado com software livre para atividades científicas, desenvolvido desde 1992 e patenteado em 2003.
4. O modelo de chuva de formação planetária. É um modelo conceitual usado pela ciência planetária para descrever o primeiro estágio da diferenciação planetária e da formação do núcleo planetário. Segundo este modelo, todo corpo planetário é composto de uma mistura de níquel e ferro, que, quando submetidos a altas temperaturas, se fundem em uma emulsão imiscível. Isso permite que a gravidade faça “chover” metal no planeta, formando seu núcleo. Com este modelo (e a teoria que o acompanha) é possível explicar a formação de todos os planetas conhecidos.
5. O modelo do queijo suíço. É um modelo conceitual e analógico amplamente empregado na análise e no gerenciamento de riscos. Foi proposto por James T. Reason. Este modelo tenta explicar a causalidade de acidentes aéreos, marítimos ou de saúde por meio de uma analogia com o queijo suíço, cujos grandes buracos são deixados em níveis diferentes quando ele é cortado em fatias. Nesse modelo, as defesas de uma organização contra falhas são representadas como as fatias do queijo, e os buracos no queijo representam os pontos fracos das partes individuais. Quando se alinham dois ou mais buracos, ocorre uma falha, o que aumenta a probabilidade de ocorrência de um acidente.

• Continue com: Diferênça entre ciências formais e ciências fáticas

Referências

• “Teoría” Em: https://es.wikipedia.org
• “Modelo científico” Em: https://es.wikipedia.org
• “Modelos moleculares: jugando como niños con la química” Em: https://www.quimitube.com