Fizica cantitativă este ramura fizicii care implică cercetarea prin măsurarea repetată și analiza matematică a rezultatelor experimentale. Diferă de unele ramuri ale fizicii teoretice, de exemplu, cum ar fi mecanica cuantică sau cercetarea în teoria corzilor, unde o mare parte din teoria de bază nu poate fi testată în lumea reală sau într-un laborator de pe Pământ cu tehnologie actuală din 2011. Orice domeniu a cercetării cantitative precum fizica cantitativă își derivă concluziile dintr-o analiză statistică a unor cantități mari de date experimentale. Aceste date sunt adesea atât de vaste și complexe, încât computerele sunt folosite pentru a face modelarea matematică a datelor pentru a le interpreta mai bine. Un exemplu de utilizare a fizicii cantitative ar include cel al studiilor climatice efectuate pe supercalculatoare pentru a prezice schimbările climatologice din diferite forțe termodinamice naturale care joacă pe, în sau în apropierea Pământului, precum și din modificările activității solare pe perioade lungi de timp. .
Studiul fizicii în centrul său este măsurarea schimbărilor în materie și energie, iar acest lucru face ca majoritatea fizicii să cerceteze fizica cantitativă într-o formă sau alta. Studiul cantitativ este, de asemenea, important în fizică, deoarece multe dintre legile fizice, cum ar fi viteza luminii sau atracția gravitațională a Pământului, nu pot fi definite cantitativ doar prin observarea umană cu cele cinci simțuri. Este posibil să observați un corp în cădere, dar, fără a măsura cu precizie rata de coborâre, nu se ajunge la o imagine clară a cât de puternică este de fapt gravitația. Prin urmare, fizica cercetării cantitative folosește matematica ca o modalitate abstractă de înțelegere a forțelor care lucrează în univers.
Procesele care implică studiu cantitativ, însă, nu sunt întotdeauna menite să reprezinte realitatea cotidiană. Fizica determină condițiile ideale în care materia, energia, spațiul și timpul interacționează prin măsurători și observații repetate și apoi determină probabilitatea de apariție a evenimentelor. Ecuațiile fizice utilizate pentru aceasta se bazează pe concepte matematice abstracte care se dovedesc adevărate doar cu un număr mare de experimente repetate. Fizica cantitativă, de exemplu, poate prezice suprafața unei planete sferice în spațiu, dar nu există o sferă perfectă sau orice altă formă geometrică perfectă în lumea naturală, așa că procesul este, într-o oarecare măsură, o aproximare. .
Reprezentările ideale în fizică, cum ar fi traiectoria balistică a unui glonț prin aer, se bazează pe principiile fizicii cantitative ale atracției gravitaționale și ale rezistenței aerului, dar pot prezice doar o traiectorie generală pentru un glonț, nu locul real și precis pe care va ateriza. Folosirea ecuațiilor și formulelor în fizica cantitativă implică adesea media unor variabile care intră în joc sau utilizarea comenzilor rapide matematice pentru a anula efectul acestora asupra ecuației. Acest lucru se datorează faptului că scopul este de a înțelege legile naturii în principiu față de cele ale aplicațiilor specifice, aleatorii.
Fizica computațională completează adesea fizica cantitativă în laborator, unde ecuațiile nu pot fi testate în mod formal sau adecvat în experimente din lumea reală. Deseori se folosesc algoritmi pentru a eficientiza astfel de calcule. Algoritmii sunt un set de reguli matematice pe care computerul le folosește pentru a reduce numărul de calcule necesare pentru a rezolva o problemă până la o serie finită de pași. Asistența computerizată pentru fizica cantitativă este de obicei folosită în domenii în care au loc interacțiuni foarte complexe, cum ar fi știința materialelor, cercetarea acceleratorului nuclear și dinamica moleculară în biologie.