Matematicko - fyzikálne tabuľky Skaláry a vektory 1.     2/7

Predchádzajúca strana

Úvod

Ďalšia strana


Skaláry a vektory
Operácie s vektormi
Opačný vektor
Rovnaké vektory
Súčet vektorov
Rozdiel vektorov
Súčin vektora a skalára
Skalárny súčin
Vektorový súčin
Rozklad vektora na zložky
Diferenciálne a integrálne operácie s vektormi

 

Skaláry a vektory
Vo fyzike sa najčastejšie stretávame s fyzikálnymi veličinami, ktoré môžeme rozdeliť na skaláry a vektory. 
Skalár je fyzikálna veličina, ktorá je úplne určená svojou veľkosťou, t.j. číselnou hodnotou v príslušných jednotkách. K týmto veličinám patrí napr. dĺžka, hmotnosť, čas, teplota, energia, elektrický náboj a iné. 

Príklady: = 50 kg, E = 2 J, t = 200 C

Vektor je taká fyzikálna veličina, ktorá je určená svojou veľkosťou a smerom. Príkladom vektorových veličín môže byť rýchlosť, hybnosť, sila, moment sily, intenzita elektrického poľa a ďalšie.

Príklady: sila, moment sily, rýchlosť:

Pre označenie vektorov sa používajú písmená so šípkami alebo vodorovnými čiarkami alebo tučné písmená v tlačenom texte (, a, b).
Graficky sa vektory označujú orientovanými úsečkami, pričom dĺžka úsečky vyjadruje veľkosť vektora a šípka určuje jeho smer (Obr. 1).



Obr. 1: Smer vektora udáva šípka a dĺžka úsečky jeho veľkosť. 



Každý vektor môžeme vyjadriť súčinom veľkosti daného vektora a jednotkového vektora, ktorého smer je totožný so smerom daného vektora. Veľkosť jednotkového vektora sa rovná  +1. Teda pre vektor môžeme písať

kde je veľkosť vektora a je jeho jednotkový vektor (Obr. 2). 



Obr. 2: Vektor a jeho jednotkový vektor




Operácie s vektormi

Pri počítaní so skalármi a vektormi sa často stretávame s operátormi, ktoré značne zjednodušujú výpočty. Operátorom rozumieme znak alebo súbor znakov, ktoré definujú určitú operáciu s príslušnou funkciou. 

Opačný vektor
Vektor  má rovnakú veľkosť, ale opačný smer ako vektor .



Obr. 3: Opačný vektor ku vektoru .

 

Rovnaké vektory
Dva vektory  a  považujeme za totožné, keď majú rovnaké veľkosti aj rovnaké smery. 



Obr. 4: Rovnaké vektory.

 

Súčet vektorov
Súčet dvoch vektorov a je vektor  , ktorý dostaneme, keď ku koncovému bodu vektora pridáme vektor (Obr. 5a). Vektor je určený začiatočnými bodom vektora a koncovým bodom vektora
Vektor dostaneme aj pomocou rovnobežníka zostrojeného z vektorov .  Vektor je potom určený uhlopriečkou rovnobežníka (Obr. 5b). 



Obr. 5: Súčet vektorov.

 

Pre súčet dvoch vektorov platí komutatívny zákon  


Rozdiel vektorov
Rozdiel dvoch vektorov je vektor , ktorý určíme podľa pravidla pre sčítanie dvoch vektorov tak, že ku vektoru pripočítame vektor .

Súčin vektora a skalára
Súčinom skalárnej veličiny s a vektora dostaneme vektor  , pre ktorý platí .
pričom ak s > 0, vektor má rovnaký smer ako, a ak  s < 0,  vektor má opačný smer než . Pre veľkosť vektora platí  .


Skalárny súčin
Skalárny súčin dvoch vektorov , ktorý sa označuje je definovaný vzťahom 
v ktorom  a  sú veľkosti príslušných vektorov a j je uhol, ktorý zvierajú vektory .  Výsledkom skalárneho násobenia je skalár. 


Špeciálne prípady:

1. keď vektor je rovnobežný s vektorom skalárny súčin (1)  (Obr. 6a),
2.
ak vektor je kolmý na vektor , potom (2)   (Obr. 6b).



Obr. 6: Špeciálne prípady skalárneho súčinu dvoch vektorov.

 Vo vzťahu (1) cos j = 1, pretože  j = 00 pre skalárny súčin a vo vzťahu (2) cos j = 0, pretože  j = 900


Pre skalárny súčin platí 
komutatívny zákon
 

distributívny zákon 

 

Vektorový súčin
Vektorovým násobením vektora s vektorom  ,  ktorý sa označuje dostaneme vektor , ktorého veľkosť
je definovaná vzťahom .

Vektor leží v priamke, ktorá je kolmá na rovinu určenú vektormi a smeruje na tú stranu uvažovanej roviny, z ktorej stotožnenie prvého vektora  () s druhým  ()  na kratšej ceste sa javí proti smeru hodinových ručičiek (obr.7).



Obr. 7: Výsledný vektor vektorového súčinu leží na priamke kolmej na rovinu určenú vektormi a b, v tomto prípade smeruje nahor.

  


Špeciálne prípady:
1. ak vektory  sú rovnobežné, potom   (3),
2. ak vektory  sú navzájom kolmé, potom veľkosť vektora  je


Pre vektorový súčin 
neplatí komutatívny zákon, možno však písať  

platí distributívny zákon 



 Vo vzťahu (3) sin j = 0, pretože  j = 00 pre vektorový súčin a vo vzťahu (4) cos j = 1, pretože  j = 900

 

 

Ďalšie zdroje: 
http://www.kf.elf.stuba.sk/~cerven  v časti domáce animácie si pozrite Rýchlokurz vektorov