Co to jest fizyka wektorowa?
Wektor jest wizualną reprezentacją wielkości fizycznej, która ma zarówno wielkość, jak i kierunek. Fizyka wektorowa to badanie różnych sił, które działają w celu zmiany kierunku i prędkości poruszającego się ciała. Matematyczne narzędzia analizy wektorowej dostarczają użytecznych środków do obserwowania wzajemnych zależności sił naturalnych we wszechświecie fizycznym i przewidywania wpływu, jaki siły te będą miały na poruszającą się materię.
Wektory są symbolizowane przez strzałki o różnej długości. Względna długość każdej strzałki reprezentuje jej wielkość, która może być prędkością lub dowolną inną siłą zdolną do pomiaru. Każda strzała ma określony kierunek, oznaczony na płaszczyźnie kartezjańskiej przy użyciu osi geograficznych Północ, Południe, Wschód i Zachód. Ogon każdego wektora rozpoczyna się od współrzędnych kartezjańskich (0,0), a pozycja głowy lub strzałki wskazuje jego odpowiedni kierunek.
Narzędzia analizy wektorowej zapewniają środki do przewidywania powstałych zmian zarówno wielkości, jak i kierunku ciała poddanego oddziaływaniu sił zewnętrznych. Na przykład samolot lecący na północ z prędkością 100 mil na godzinę (160,93 km / h) ostatecznie ulegnie zmianie zarówno prędkości, jak i kierunku, jeśli napotka wiatr o prędkości 25 mil na godzinę (40,23 km / h) z zachodu. Wynikowy kierunek i prędkość płaszczyzny można obliczyć za pomocą wektorów narysowanych w skali.
Analiza wektora i rozdzielczość są zwykle wykreślane na wykresie osi XY, dzięki czemu każdemu wektorowi można łatwo przypisać kierunek i przypisać odpowiednią wielkość. Analiza wektorowa jest przeprowadzana w celu ustalenia wynikowego lub netto wpływu na ciało z jednej lub więcej sił, które działają w celu zmiany jego ruchu i kierunku. Rozwiązanie problemów z fizyką wektorową można obliczyć za pomocą różnych metod.
Proste problemy fizyki wektorowej można rozwiązać, konstruując równoległobok z każdego z dwóch odrębnych segmentów linii naniesionych na płaszczyznę kartezjańską. Dodaje się podobne kropkowane linie replikowane z każdego z oddzielnych wektorów i rysuje linię na przeciwległym końcu skonstruowanego równoległoboku. Narysowana linia symbolizuje wynikowy kierunek i wielkość ciała, na które działały inne siły, aby zmienić jego kierunek i prędkość.
Fizyka wektorowa dotyczy relacji między siłami działającymi na siebie, niezależnie od tego, czy są to duże ciała w ruchu, czy cząstki oddziałujące ze sobą na poziomie subatomowym. Rozwiązanie bardziej złożonych problemów wektorowych można rozwiązać za pomocą algebraicznych lub trygonometrycznych równań matematycznych, które obliczają addycję lub iloczyn różnych wektorów. Jednym z najwcześniejszych zastosowań analizy wektorowej było jej zastosowanie do dokładnego opisania związku między emanującymi siłami elektrycznymi i magnetycznymi, będącymi głównym elementem teorii elektromagnetyzmu, odkrytym po raz pierwszy przez szkockiego fizyka Jamesa Maxwella Clerk w XIX wieku.