Wat is vectorfysica?
Een vector is een visuele weergave van een fysieke grootheid die zowel grootte als richting heeft. Vectorfysica is de studie van de verschillende krachten die de richting en snelheid van een bewegend lichaam veranderen. De wiskundige hulpmiddelen van vectoranalyse bieden een nuttig middel om het samenspel van natuurlijke krachten in het fysieke universum te observeren en om de impact te voorspellen die deze krachten zullen hebben op bewegende materie.
Vectoren worden gesymboliseerd door pijlen van verschillende lengtes. De relatieve lengte van elke pijl vertegenwoordigt zijn grootte, die snelheid of elke andere kracht kan zijn die kan worden gemeten. Elke pijl heeft een bepaalde richting, die wordt aangegeven op een Cartesiaans vlak met behulp van de geografische assen van Noord, Zuid, Oost en West. De staart van elke vector begint met de Cartesiaanse coördinaten van (0,0) en de positie van de kop of pijl geeft de respectieve richting aan.
De hulpmiddelen voor vectoranalyse bieden een manier om de resulterende veranderingen in zowel de grootte als de richting van een lichaam dat wordt beïnvloed door externe krachten te voorspellen. Bijvoorbeeld, een vliegtuig dat recht naar het noorden vaart met een snelheid van 100 mph (160,93 km / u) zal uiteindelijk een verandering in zowel snelheid als richting ondergaan als het een wind van 25 mph (40,23 km / u) vanuit het westen tegenkomt. De resulterende richting en snelheid van het vlak kunnen worden berekend met behulp van vectoren die op schaal zijn getekend.
Vectoranalyse en resolutie worden gewoonlijk uitgezet op een XY-asgrafiek, zodat elke vector eenvoudig een richting kan krijgen en een geschikte grootte kan worden toegewezen. Vectoranalyse wordt uitgevoerd om het resulterende of netto-effect op een lichaam te bepalen uit een of meer krachten die de beweging en richting beïnvloeden. Oplossing van vectorfysische problemen kan worden berekend met behulp van verschillende methoden.
Eenvoudige vectorfysische problemen kunnen worden opgelost door een parallellogram te construeren uit elk van de twee afzonderlijke lijnsegmenten die zijn uitgezet op een Cartesiaans vlak. Soortgelijke stippellijnen gerepliceerd uit elk van de afzonderlijke vectoren worden toegevoegd en een lijn wordt getekend aan het tegenovergestelde einde van het geconstrueerde parallellogram. De getrokken lijn symboliseert de resulterende richting en grootte van het lichaam waarop de andere krachten hebben gehandeld om zijn richting en snelheid te veranderen.
Vectorfysica houdt zich bezig met de relatie tussen krachten die op elkaar inwerken, of het nu grote bewegende lichamen zijn of deeltjes die op sub-atomair niveau met elkaar in wisselwerking staan. Het oplossen van meer complexe vectorproblemen kan worden opgelost met behulp van algebraïsche of trigonometrische wiskundige vergelijkingen die de toevoeging of het product van de verschillende vectoren berekenen. Een van de eerste toepassingen van vectoranalyse was het gebruik om de relatie tussen emanerende elektrische en magnetische krachten, een centraal onderdeel van de theorie van elektromagnetisme, voor het eerst ontdekt door de Schotse natuurkundige James Maxwell Clerk in de 19e eeuw, nauwkeurig te beschrijven.