Magnitudes escalares y vectoriales en Física 1
Por lo anterior, se dice que las matemáticas son el lenguaje de la física, cabe mencionar que en el estudio de ciertos fenómenos naturales resulta que hay magnitudes físicas importantes para describirlos y comprenderlos, las cuales tienen características especiales, como las magnitudes físicas vectoriales, que pueden ser representadas por entes matemáticos llamados vectores
A manera de ejemplo:
-Tenemos que la distancia recorrida por un corredor es clara al decir que recorrió 5000 m, de la misma manera, el tiempo que empleo en el recorrido queda totalmente especificado cuando se dice que el recorrido lo hizo en 20.4 min
-El volumen de agua en un contenedor queda completamente especificado cuando se dice que contiene 1000 litros
Con lo anterior tenemos que la distancia, el tiempo y el volumen reciben el nombre de magnitudes físicas escalares o simplemente escalares
Además de las magnitudes físicas escalares que se mencionaron anteriormente, también existen otras como:
-Temperatura
-Área
-Densidad
-Masa
-Energía
Cabe mencionar que estas magnitudes escalares quedan completamente definidas por un número y la unidad
Sin embargo existen otras magnitudes que, para quedar completamente definidas, tiene que reportar no solo su valor numérico y unidad sino también su dirección y otras características, como el sentido y el punto de partida u origen, a estas magnitudes se les conoce como magnitudes físicas vectoriales o simplemente magnitudes vectoriales
Por ejemplo de magnitud vectorial tenemos:
-Desplazamiento
-Fuerza
-Aceleración
-Velocidad
-Cantidad de movimiento
Cabe mencionar que las magnitudes vectoriales se representan por medio de vectores, un vector es:
Simbólicamente:
-Los vectores y las magnitudes vectoriales se representan por:
-Letras negritas (d)
-O por letras sobre las cuales se coloca una flecha pequeña
-La magnitud de una magnitud vectorial se representa por:
-La letra sin la flecha (d)
-O por la letra con la flecha arriba entre dos líneas verticales
Gráficamente:
-Un vector se representa por un segmento de recta dirigida
Características de un vector
Origen del vector
-Es el punto donde se inicia el segmento de recta (punto 0 en la figura anterior)
Dirección del vector
-Ésta queda representada por la recta sobre la que se encuentra el vector (línea punteada en la figura anterior)
Sentido del vector
-Está indicado por la punta de la flecha
Magnitud o modulo del vector
-Es el tamaño de la flecha, es decir, su longitud del origen a la punta (en la imagen anterior corresponde a 6 unidades)
Es importante señalar que debemos diferenciar los conceptos de dirección y sentido de un vector, para ello consideremos las cuatro líneas rectas L1, L2, L3, y L4, como se muestra a continuación:
Cada línea determina una dirección, las líneas paralelas L1 y L2 tienen la misma dirección y las líneas L2, L3, y L4 tienen diferente dirección, esto quiere decir que las líneas rectas paralelas tiene la misma dirección
Por ejemplo:
-Los velocistas de 100 m viajan en la pista de carreras en la misma dirección, aunque corran en diferentes carriles
Al considerar una dirección determinada, por ejemplo:
-Tomemos la línea L1
-Por esta línea un insecto puede ir de derecha a izquierda o de izquierda a derecha, es decir, existen dos posibles sentidos para la dirección de L1
-Esto permite concluir que dos sentidos son iguales o contrarios, si se hace esta comparación en una misma dirección
Para representar gráficamente la magnitud de un vector se emplea una escala adecuada de acuerdo con la magnitud del vector y el tamaño que se le desee dar en el papel, si se requiere representar un vector en una cartulina o papel bond, no se empela la misma escala que si se desea representar en una hoja de tamaño carta
Por ejemplo:
-Una fuerza de 100 N se puede representar por un vector que tenga una longitud de 10 cm en un cuaderno si la escala es de 1 cm = 10 N, sin embargo no se pude si la escala es 1 cm = 20 N, el vector se habría representado por un segmento de recta de 5 cm de longitud, como se muestra en la siguiente figura: