Che cos'è la fisica vettoriale?
Un vettore è una rappresentazione visiva di una quantità fisica che ha sia grandezza che direzione. La fisica vettoriale è lo studio delle varie forze che agiscono per cambiare la direzione e la velocità di un corpo in movimento. Gli strumenti matematici dell'analisi vettoriale forniscono un mezzo utile per osservare l'interazione delle forze naturali nell'universo fisico e prevedere l'impatto che queste forze avranno sulla materia in movimento.
I vettori sono simboleggiati da frecce di diversa lunghezza. La lunghezza relativa di ciascuna freccia rappresenta la sua grandezza, che può essere la velocità o qualsiasi altra forza in grado di misurare. Ogni freccia ha una certa direzione, che è indicata su un piano cartesiano usando gli assi geografici di Nord, Sud, Est e Ovest. La coda di ciascun vettore parte dalle coordinate cartesiane di (0,0) e la posizione della testa o della freccia indica la sua rispettiva direzione.
Gli strumenti di analisi vettoriale forniscono un mezzo per prevedere i cambiamenti risultanti sia nella grandezza che nella direzione di un corpo influenzato da forze esterne. Ad esempio, un aereo in direzione nord ad una velocità di 100 mph (160,93 km / h) subirà infine un cambiamento sia in velocità che in direzione se incontra un vento da 25 mph (40,23 km / h) da ovest. La direzione e la velocità risultanti del piano possono essere calcolate usando i vettori disegnati per ridimensionare.
L'analisi e la risoluzione dei vettori sono comunemente tracciate su un diagramma degli assi XY in modo che a ciascun vettore possa essere facilmente assegnata una direzione e assegnata una grandezza appropriata. L'analisi vettoriale viene condotta per determinare l'effetto risultante o netto su un corpo da una o più forze che agiscono per cambiarne il movimento e la direzione. La risoluzione dei problemi di fisica vettoriale può essere calcolata utilizzando vari metodi.
Semplici problemi di fisica vettoriale possono essere risolti costruendo un parallelogramma da ciascuno dei due segmenti di linea distinti tracciati su un piano cartesiano. Vengono aggiunte linee tratteggiate simili replicate da ciascuno dei vettori separati e viene disegnata una linea all'estremità opposta del parallelogramma costruito. La linea tracciata simboleggia la direzione e l'entità risultanti del corpo su cui le altre forze hanno agito per cambiarne la direzione e la velocità.
La fisica dei vettori si occupa della relazione tra forze che agiscono l'una sull'altra, che si tratti di grandi corpi in movimento o particelle che interagiscono tra loro a livello subatomico. La risoluzione di problemi vettoriali più complessi può essere risolta usando equazioni matematiche algebriche o trigonometriche che calcolano l'aggiunta o il prodotto dei vari vettori. Una delle prime applicazioni dell'analisi vettoriale fu il suo uso per descrivere con precisione la relazione tra le emananti forze elettriche e magnetiche, un componente centrale della teoria dell'elettromagnetismo, scoperto per la prima volta dal fisico scozzese James Maxwell Clerk nel 19 ° secolo.