A física teórica requer grande imaginação e domínio do instrumento matemático, enquanto a física (e a matemática) experimental exige alta engenhosidade, conhecimento de técnicas variadas, habilidade de planejamento experimental e perseverança na superação de dificuldades. Para responder às questões que são apresentadas, a física requer inicialmente uma observação cuidadosa dos fenômenos, bem como a análise dos fatores que podem influir sobre eles. Após a consideração de um fato concreto, chega-se a um raciocínio e se enuncia uma hipótese de trabalho capaz de explicar o fenômeno observado e à qual se possa chegar de uma maneira indutiva ou dedutiva.

O passo seguinte é a experimentação, ou seja, a reprodução do fenômeno sob condições previamente preparadas e cuidadosamente controladas. Desse modo, podem-se alterar as variáveis que atuam sobre o objeto de estudo e registrar a reação dessa mudança sobre o fenômeno observado. No método científico, a comprovação de todo conhecimento é o experimento. Postulam-se assim leis cuja validez ou falsidade se avaliam segundo o êxito ou o fracasso diante dos fatos experimentais. Finalmente, chega-se à formulação de uma teoria e a sua expressão matemática. Se a hipótese conseguir explicar grande número de dados experimentais, terá a categoria de lei natural.

A partir dos dados conhecidos, podem-se deduzir novas leis, de forma teórica, que logo deverão ser comprovadas experimentalmente. A expressão matemática deve ser capaz de explicar os fenômenos não observados, assim como justificar qualitativa e quantitativamente as medidas realizadas.

Os resultados de uma experiência física podem ser descritos por meio de tabelas, gráficos e equações. As duas primeiras mostram os dados obtidos no experimento e a relação entre eles; as equações permitem generalizar os conhecimentos obtidos ao estudar o fenômeno. De modo geral, as leis da natureza têm expressão matemática simples. As expressões mais complicadas aparecem quando o fenômeno estudado envolve fatores não conhecidos perfeitamente.

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