A física é uma ciência que tenta descrever o comportamento do universo por meio de conceitos e princípios de base matemática. Assim, as quantidades físicas são os valores matemáticos associados às propriedades mensuráveis de um objeto físico ou sistema.

Muitas dessas propriedades podem ser totalmente descritas por um número ou valor numérico , enquanto outras precisam saber a orientação no espaço em que ocorrem.

Por exemplo, imagine que nos vendamos e alguém nos guia até um objeto dizendo: 3 metros, 2 metros, 8 metros. Nunca chegaríamos ou o faríamos por puro acaso.

Por outro lado, se nos disser 3 metros à frente, 2 à direita e 8 à esquerda, atingiríamos o objetivo sem problemas.

Para descrever o movimento de um objeto em um sistema físico, não basta saber o quanto o objeto se moveu, mas também para onde, ou seja, é necessário saber a direção e a direção do movimento. O mesmo acontece se conhecermos apenas o valor numérico da velocidade com que um objeto se move; Precisaríamos saber a direção e direção do movimento para poder descrever seu movimento.

Quantidades escalares e vetoriais

Quantidades que descrevem propriedades não associadas a uma orientação são conhecidas como grandezas escalares ; matematicamente, são representados por um valor numérico seguido do símbolo da unidade na qual a propriedade está sendo medida.

As quantidades associadas a uma orientação (direção e direção) são conhecidas como quantidades vetoriais ; matematicamente, eles são representados por vetores e geralmente são expressos com uma seta sobre o símbolo (por exemplo)

  1. Quantidades escalares : quantidade física que é totalmente descrita por um valor numérico. Exemplos de quantidades escalares são massa, volume, temperatura, densidade, pressão, energia, carga elétrica, etc.
  2. Magnitudes de vetor : magnitude física que é descrita por um valor numérico ou magnitude, chamado de módulo , e uma orientação no espaço . A orientação é descrita por um sistema de coordenadas cartesianas (x, y, z). Por exemplo, aceleração, velocidade de deslocamento, campo elétrico, peso ou qualquer outra forma de força são grandezas vetoriais, por exemplo, a força da gravidade .

Componentes de um vetor físico

Muitas grandezas vetoriais são freqüentemente usadas coloquialmente, independentemente de seu caráter vetorial. o que geralmente causa muita confusão. Por exemplo, é comum falar da velocidade de um objeto sem prestar atenção à direção do deslocamento, mas na física isso seria a velocidade ou a velocidade, não a velocidade , já que a velocidade na física é tratada como uma magnitude vetorial.

A comparação de grandezas vetoriais requer a comparação de seu vetor e não apenas de seu valor, por isso é mais complexa do que a comparação de grandezas escalares . Vamos supor que caminhemos 4 metros para o leste, 2 metros para o sul, 4 metros para o oeste e 2 metros para o norte:

A distância percorrida terá sido de 12 metros, mas o deslocamento será de 0 metros, já que a localização final e inicial são as mesmas. Isso ocorre porque a soma de dois vetores de magnitude igual, mas direção oposta, é igual a zero , os dois vetores se cancelam. Assim, a soma dos quatro vetores que descrevem o movimento realizado no exemplo anterior seria zero, mas não a distância percorrida.

É fácil entender se imaginarmos duas forças opostas de igual intensidade. As duas forças são positivas, mas se anulam. Por exemplo, se uma pessoa empurra um objeto por trás e outra pessoa o empurra pela frente com a mesma força, as duas forças se cancelam e o objeto não se move. A força resultante aplicada ao objeto seria zero.

Se agora nos movêssemos 4 m para o leste, 2 para o sul e 4 para o oeste, a distância percorrida teria sido de 10 me o deslocamento de 2 m para o sul, já que os 4 m para o leste e os 4 para o o oeste cancelaria:

A comparação de quantidades pode ser ainda mais complicada. Por exemplo, o deslocamento não pode ser apenas norte, sul ou oeste, também pode ser para cima ou para baixo. Ou seja, os vetores podem ter direção e sentido tridimensionais .

Principais diferenças entre magnitude escalar e vetorial

  1. Uma grandeza escalar pode ser descrita como aquela que possui apenas uma característica: o valor numérico. Uma grandeza vetorial possui duas características: valor numérico e valor vetorial (orientação no espaço).
  2. As grandezas escalares mudam apenas quando seu valor ou magnitude muda. As quantidades do vetor mudam quando sua magnitude, orientação ou ambos mudam.
  3. As operações com quantidades escalares seguem regras algébricas comuns, como adição, subtração ou multiplicação. As operações com grandezas vetoriais seguem a álgebra linear.
  4. Ao comparar duas grandezas escalares, basta considerar o valor numérico. Ao comparar uma grandeza vetorial, é necessário considerar também sua orientação no espaço.
  5. Uma grandeza escalar pode ser dividida por outra grandeza escalar, mas duas grandezas vetoriais não podem ser divididas entre si, uma vez que são definidas por vetores e a divisão entre vetores não é possível.