Skalarna wielkość: z czego się składa, cechy i przykłady

Wielkość skalarna to wielkość liczbowa, której określenie wymaga jedynie znajomości jej wartości w odniesieniu do pewnej jednostki miary tego samego gatunku. Niektóre przykłady wielkości skalarnych to odległość, czas, masa, energia i ładunek elektryczny.

Wielkości skalarne są zwykle reprezentowane przez literę lub symbol wartości bezwzględnej, na przykład A lub | A |. Wielkość wektora jest wielkością skalarną i można ją uzyskać matematycznie metodami algebraicznymi.

Podobnie wielkości skalarne są przedstawione graficznie za pomocą prostej linii o określonej długości, bez określonego kierunku, powiązanej ze współczynnikiem skali.

Co to jest wielkość skalarna?

W fizyce wielkość skalarna jest wielkością fizyczną reprezentowaną przez stałą wartość liczbową i standardową jednostkę miary, która nie zależy od systemu odniesienia. Wielkości fizyczne są wartościami matematycznymi związanymi z mierzalnymi właściwościami fizycznymi obiektu lub układu fizycznego.

Na przykład, jeśli chcesz uzyskać prędkość pojazdu, w Km / h, wystarczy podzielić przebytą odległość między upływem czasu. Obie wielkości są wartościami liczbowymi, którym towarzyszy jednostka, dlatego prędkość jest skalarną wielkością fizyczną. Skalarna wielkość fizyczna to wartość liczbowa właściwości fizycznej mierzalnej bez kierunku lub określonego sensu.

Nie wszystkie wielkości fizyczne są wielkościami skalarnymi, niektóre są wyrażane za pomocą wektora, który ma wartość liczbową, kierunek i sens. Na przykład, jeśli chcesz uzyskać prędkość pojazdu, musisz określić przemieszczenia wykonane w czasie, który upłynął.

Te przemieszczenia charakteryzują się posiadaniem wartości liczbowej, kierunku i określonego sensu. W konsekwencji prędkość pojazdu jest wielkością wektora fizycznego, jak również przemieszczeniem.

Charakterystyka wielkości skalarnej

-Jest opisane za pomocą wartości liczbowej.

- Operacje z wielkościami skalarnymi podlegają metodom podstawowej algebry, takiej jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie.

- Zmiana wielkości skalarnej zależy tylko od zmiany jej wartości liczbowej.

-To jest reprezentowane graficznie z segmentem, który ma określoną wartość związaną ze skalą pomiaru.

-Pole skalarne pozwala określić wartość liczbową skalarnej wielkości fizycznej w każdym punkcie przestrzeni fizycznej.

Produkt skalarny

Produkt skalarny jest iloczynem dwóch wielkości wektora pomnożonych przez cosinus kąta θ, który tworzą ze sobą. Gdy obliczany jest iloczyn skalarny dwóch wektorów, otrzymany wynik jest wielkością skalarną.

Iloczyn skalarny dwóch wielkości wektora aib wynosi :

ab = | a || b | . cosθ = ab.cos θ

a = jest wartością bezwzględną wektora a

b = wartość bezwzględna wektora b

Pole skalarne

Pole skalarne jest definiowane przez powiązanie ilości skalarnej w każdym punkcie przestrzeni lub regionu. Innymi słowy, pole skalarne jest funkcją, która pokazuje pozycję dla każdej wielkości skalarnej w przestrzeni.

Niektóre przykłady pola skalarnego to: temperatura w każdym punkcie na powierzchni Ziemi w danej chwili, mapa topograficzna, pole ciśnienia gazu, gęstość ładunku i potencjał elektryczny. Gdy pole skalarne nie zależy od czasu, nazywane jest polem stacjonarnym

Graficznie przedstawiając zbiór punktów w polu o tej samej wielkości skalarnej, powstają powierzchnie ekwipotencjalne. Na przykład, ekwipotencjalne powierzchnie punktowych ładunków elektrycznych są koncentrycznymi powierzchniami kulistymi wyśrodkowanymi na ładunku. Gdy ładunek elektryczny porusza się wokół powierzchni, potencjał elektryczny jest stały w każdym punkcie na powierzchni.

Przykłady wielkości skalarnych

Poniżej znajdują się przykłady wielkości skalarnych, które są właściwościami fizycznymi natury.

Temperatura

Jest to średnia energia kinetyczna cząstek obiektu. Jest on mierzony za pomocą termometru, a wartości uzyskane w pomiarze są wielkościami skalarnymi związanymi z tym, jak gorący lub zimny jest dany obiekt.

Msza św

Aby uzyskać masę ciała lub obiektu, należy policzyć, ile cząstek atomu, molekuł posiadasz lub zmierzyć, ile materiału integruje obiekt. Wartość masy można uzyskać przez zważenie obiektu za pomocą skali i nie jest konieczne ustalenie orientacji ciała, aby zmierzyć jego masę.

Czas

Wielkości skalarne są głównie związane z czasem. Na przykład pomiar lat, miesięcy, tygodni, dni, godzin, minut, sekund, milisekund i mikrosekund. Czas nie ma kierunku ani kierunku.

Tom

Jest to związane z przestrzenią trójwymiarową, którą zajmuje ciało lub substancja. Może być mierzona w litrach, mililitrach, centymetrach sześciennych, decymetrach sześciennych wśród innych jednostek i jest wielkością skalarną.

Prędkość

Pomiar prędkości obiektu w kilometrach na godzinę jest wielkością skalarną, konieczne jest jedynie ustalenie wartości liczbowej ruchu obiektu w oparciu o czas, który upłynął.

Ładunek elektryczny

Protony i neutrony cząstek subatomowych mają ładunek elektryczny, który manifestuje się siłą przyciągania i odpychania. Atomy w stanie neutralnym mają zerowy ładunek elektryczny, to znaczy mają taką samą wartość liczbową protonów jak neutrony.

Energia

Energia jest miarą charakteryzującą zdolność ciała do wykonywania pracy. Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki ustalono, że energia we wszechświecie pozostaje stała, nie jest tworzona ani niszczona, ale jest przekształcana w inne formy energii.

Potencjał elektryczny

Potencjał elektryczny w dowolnym punkcie przestrzeni jest energią potencjału elektrycznego na ładunek jednostkowy, reprezentowaną przez powierzchnie ekwipotencjalne. Energia potencjalna i ładunek elektryczny są wielkościami skalarnymi, dlatego potencjał elektryczny jest wielkością skalarną i zależy od wartości ładunku i pola elektrycznego.

Gęstość

Jest to miara ilości masy ciała, cząstek lub substancji w określonej przestrzeni i jest wyrażona w jednostkach masy na jednostki objętości. Liczbową wartość gęstości uzyskuje się, matematycznie, przez podzielenie masy przez objętość.