Physik für Kinder: Skalare und Vektoren

Physik für Kinder: Skalare und Vektoren
Fred Hall

Physik für Kinder

Skalare und Vektoren

Es gibt viele verschiedene mathematische Größen, die in der Physik verwendet werden. Beispiele dafür sind Beschleunigung, Geschwindigkeit, Drehzahl, Kraft, Arbeit und Leistung. Diese verschiedenen Größen werden oft als "skalare" oder "vektorielle" Größen bezeichnet. Im Folgenden werden wir die Bedeutung dieser Begriffe erörtern und einige grundlegende vektorielle Berechnungen vorstellen.

Was ist ein Skalar?

Eine skalare Größe ist eine Größe, die nur durch einen Betrag vollständig beschrieben wird. Sie wird nur durch eine einzige Zahl beschrieben. Einige Beispiele für skalare Größen sind Geschwindigkeit, Volumen, Masse, Temperatur, Leistung, Energie und Zeit.

Was ist ein Vektor?

Ein Vektor ist eine Größe, die sowohl einen Betrag als auch eine Richtung hat. Vektorgrößen sind wichtig für die Untersuchung von Bewegungen. Einige Beispiele für Vektorgrößen sind Kraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verschiebung und Impuls.

Was ist der Unterschied zwischen einem Skalar und einem Vektor?

Eine vektorielle Größe hat eine Richtung und einen Betrag, während ein Skalar nur einen Betrag hat. Ob eine Größe ein Vektor ist, kann man daran erkennen, ob sie eine Richtung hat oder nicht.

Beispiel:

Die Geschwindigkeit ist eine skalare Größe, aber die Geschwindigkeit ist ein Vektor, der sowohl eine Richtung als auch einen Betrag angibt. Die Geschwindigkeit ist der Betrag der Geschwindigkeit. Ein Auto hat eine Geschwindigkeit von 40 mph nach Osten.

Wie man einen Vektor zeichnet

Ein Vektor wird als Pfeil mit einer Spitze und einem Ende gezeichnet. Die Größe des Vektors wird oft durch die Länge des Pfeils beschrieben. Der Pfeil zeigt in die Richtung des Vektors. Siehe die Abbildung oben.

Wie man einen Vektor schreibt

Vektoren werden in der Regel in Fettschrift geschrieben, können aber auch mit einem Pfeil über dem Buchstaben geschrieben werden.

Beispielfragen: Ist es ein Skalar oder ein Vektor?

1) Der Fußballspieler rannte mit 10 Meilen pro Stunde auf die Endzone zu.

Dies ist ein Vektor, da er eine Größe (10 mph) und eine Richtung (in Richtung Endzone) darstellt. Dieser Vektor stellt die Geschwindigkeit des Fußballspielers dar.

2) Das Volumen der Box an der Westseite des Gebäudes beträgt 14 Kubikfuß.

Dies ist ein Skalar, der vielleicht etwas schwierig ist, da er die Lage des Kastens an der Westseite des Gebäudes angibt, aber das hat nichts mit der Richtung des Volumens zu tun, das eine Größe von 14 Kubikfuß hat.

3) Die Temperatur des Raumes betrug 15 Grad Celsius.

Dies ist ein Skalar, es gibt keine Richtung.

4) Das Auto beschleunigte mit einer Geschwindigkeit von 4 Metern pro Sekunde im Quadrat nach Norden.

Dies ist ein Vektor, da er sowohl Richtung als auch Betrag hat. Wir wissen auch, dass die Beschleunigung eine Vektorgröße ist.

Interessante Fakten über Skalare und Vektoren

  • Einheitsvektoren sind Vektoren mit einem Betrag von 1. Sie werden zur Richtungsbestimmung verwendet.
  • Der Verdienst für die Erfindung der Vektoren wird gewöhnlich dem irischen Physiker William Rowan Hamilton zugeschrieben.
  • Vektoren und Skalare sind in vielen Bereichen der Mathematik und Wissenschaft von Bedeutung.
  • Vektoren können im zweidimensionalen oder dreidimensionalen Raum definiert werden.
  • Vektorgrafiken werden manchmal in Computern verwendet, weil sie auf ein größeres Format skaliert werden können, ohne dass die Bildqualität darunter leidet.
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