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Vettore

Vettore, in fisica, una quantità che ha sia grandezza che direzione. È tipicamente rappresentato da una freccia la cui direzione è uguale a quella della quantità e la cui lunghezza è proporzionale alla grandezza della quantità. Anche se un vettore ha grandezza e direzione, non ha posizione. Cioè, finché la sua lunghezza non viene cambiata, un vettore non viene alterato se viene spostato parallelamente a se stesso.

In contrasto con i vettori, le quantità ordinarie che hanno una grandezza ma non una direzione sono chiamate scalari. Per esempio, lo spostamento, la velocità e l’accelerazione sono quantità vettoriali, mentre la velocità (la grandezza della velocità), il tempo e la massa sono scalari.

Per qualificarsi come vettore, una quantità che ha grandezza e direzione deve anche obbedire a certe regole di combinazione. Una di queste è l’addizione vettoriale, scritta simbolicamente come A + B = C (i vettori sono convenzionalmente scritti in grassetto). Geometricamente, la somma vettoriale può essere visualizzata mettendo la coda del vettore B alla testa del vettore A e disegnando il vettore C – partendo dalla coda di A e finendo alla testa di B – in modo che completi il triangolo. Se A, B e C sono vettori, deve essere possibile eseguire la stessa operazione e ottenere lo stesso risultato (C) in ordine inverso, B + A = C. Grandezze come lo spostamento e la velocità hanno questa proprietà (legge commutativa), ma ci sono quantità (ad es, rotazioni finite nello spazio) che non lo fanno e quindi non sono vettori.

parallogramma vettoriale per addizione e sottrazione
parallogramma vettoriale per addizione e sottrazione

Un metodo per sommare e sottrarre vettori è quello di mettere insieme le loro code e poi fornire altri due lati per formare un parallelogramma. Il vettore dalle loro code all’angolo opposto del parallelogramma è uguale alla somma dei vettori originali. Il vettore tra le loro teste (a partire dal vettore sottratto) è uguale alla loro differenza.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Le altre regole della manipolazione vettoriale sono la sottrazione, la moltiplicazione per uno scalare, la moltiplicazione scalare (nota anche come prodotto punto o prodotto interno), la moltiplicazione vettoriale (nota anche come prodotto incrociato) e la differenziazione. Non esiste un’operazione che corrisponda alla divisione per un vettore. Vedere l’analisi vettoriale per una descrizione di tutte queste regole.

regola della mano destra per il prodotto incrociato vettoriale
regola della mano destra per il prodotto incrociato vettoriale

Il prodotto ordinario, o punto, di due vettori è semplicemente un numero unidimensionale, o scalare. Al contrario, il prodotto incrociato di due vettori dà come risultato un altro vettore la cui direzione è ortogonale a entrambi i vettori originali, come illustrato dalla regola della mano destra. La grandezza, o lunghezza, del vettore prodotto incrociato è data da vw sin θ, dove θ è l’angolo tra i vettori originali v e w.

Encyclopædia Britannica, Inc.

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Anche se i vettori sono matematicamente semplici ed estremamente utili nelle discussioni di fisica, non furono sviluppati nella loro forma moderna fino alla fine del XIX secolo, quando Josiah Willard Gibbs e Oliver Heaviside (rispettivamente degli Stati Uniti e dell’Inghilterra) applicarono ciascuno l’analisi vettoriale per aiutare a esprimere le nuove leggi dell’elettromagnetismo, proposte da James Clerk Maxwell.

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