矢量是一个有大小和方向的物理量的可视化表示。矢量物理学是研究改变运动物体方向和速度的各种作用力。矢量分析的数学工具提供了一种有用的手段,用来观察物理宇宙中自然力的相互作用,并预测这些力对运动中的物质的影响。
矢量是由不同长度的箭头来象征的。每个箭头的相对长度代表其大小,可以是速度或任何其他能够测量的力。每个箭头都有一定的方向,在笛卡尔平面上用北、南、东、西的地理轴来表示。每个矢量的尾部从直角坐标(0,0)开始,头部或箭头的位置表示其各自的方向。
矢量分析的工具提供了一种手段,可以预测受外力影响的物体的大小和方向的结果变化。例如,一架以100英里/小时(160.93公里/小时)的速度向北飞行的飞机,如果遇到25英里/小时(40.23公里/小时)的西风,速度和方向最终都会发生变化。通过使用按比例绘制的矢量,可以计算出飞机的结果方向和速度。
矢量分析和分辨率通常绘制在XY轴图表上,这样每个矢量都可以很容易地被赋予一个方向并分配一个适当的大小。进行矢量分析是为了确定一个或多个作用于物体上的改变其运动和方向的力的结果或净效应。矢量物理学问题的解决可以通过使用各种方法来计算。
简单的矢量物理问题可以通过在笛卡尔平面上绘制两条不同的线段,构建一个平行四边形来解决。从每个单独的矢量复制的类似虚线被添加,并在构建的平行四边形的另一端画一条线。所画的线象征着身体的结果方向和大小,其他的力作用在上面,改变了它的方向和速度。
矢量物理学关注的是相互作用的力量之间的关系,无论它们是运动中的大型物体还是在亚原子水平上相互作用的粒子。解决更复杂的矢量问题可以通过使用代数或三角数学方程,计算各种矢量的加法或乘积来解决。矢量分析的最早应用之一是用来准确描述发出的电和磁力之间的关系,这是19世纪苏格兰物理学家詹姆斯-麦克斯韦-克拉克首次发现的电磁学理论的一个核心组成部分。
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