Qu'est-ce que la physique des vecteurs?
Un vecteur est une représentation visuelle d'une quantité physique qui a à la fois une magnitude et une direction. La physique des vecteurs est l'étude des différentes forces qui agissent pour modifier la direction et la vitesse d'un corps en mouvement. Les outils mathématiques de l'analyse vectorielle fournissent un moyen utile d'observer l'interaction des forces naturelles dans l'univers physique et de prévoir l'impact de ces forces sur la matière en mouvement.
Les vecteurs sont symbolisés par des flèches de différentes longueurs. La longueur relative de chaque flèche représente sa magnitude, qui peut être une vitesse ou toute autre force pouvant être mesurée. Chaque flèche a une certaine direction, qui est indiquée sur un plan cartésien en utilisant les axes géographiques Nord, Sud, Est et Ouest. La queue de chaque vecteur part des coordonnées cartésiennes de (0,0) et la position de la tête ou de la flèche indique sa direction respective.
Les outils d’analyse vectorielle fournissent un moyen de prédire les changements qui en résultent, tant dans l’ampleur que dans la direction d’un corps frappé par des forces extérieures. Par exemple, un avion se dirigeant vers le nord à une vitesse de 100 mph (160,93 km / h) subira finalement un changement de vitesse et de direction s’il rencontre un vent de 25 mph (40,23 km / h) venant de l’ouest. La direction et la vitesse résultantes du plan peuvent être calculées en utilisant des vecteurs dessinés à l'échelle.
L'analyse et la résolution des vecteurs sont généralement tracées sur un graphique d'axe XY afin que chaque vecteur puisse facilement se voir attribuer une direction et se voir attribuer une magnitude appropriée. L'analyse vectorielle est effectuée pour déterminer l'effet résultant ou net sur un corps d'une ou plusieurs forces agissant pour en modifier le mouvement et la direction. La résolution des problèmes de physique des vecteurs peut être calculée à l'aide de diverses méthodes.
Des problèmes simples de physique des vecteurs peuvent être résolus en construisant un parallélogramme à partir de chacun des deux segments de droite distincts tracés sur un plan cartésien. Des lignes en pointillés similaires, répliquées à partir de chacun des vecteurs distincts, sont ajoutées et une ligne est dessinée à l'extrémité opposée du parallélogramme construit. La ligne dessinée symbolise la direction résultante et la magnitude du corps sur laquelle les autres forces ont agi pour modifier sa direction et sa vitesse.
La physique des vecteurs s'intéresse à la relation entre les forces agissant les unes sur les autres, qu'il s'agisse de grands corps en mouvement ou de particules interagissant les unes avec les autres au niveau subatomique. La résolution de problèmes de vecteurs plus complexes peut être résolue en utilisant des équations mathématiques algébriques ou trigonométriques qui calculent l'addition ou le produit des différents vecteurs. L'une des premières applications de l'analyse vectorielle était son utilisation pour décrire avec précision la relation entre les forces électriques et magnétiques émanant, un composant central de la théorie de l'électromagnétisme, découverte pour la première fois par le physicien écossais James Maxwell Clerk au 19ème siècle.