Diferença entre escalar e vetorial (com tabela)

A matemática é a linguagem da física. Com isso, podemos descrever o mundo ao nosso redor em termos quantitativos. Para a mecânica (energia, massa e tempo), podemos utilizar dois tipos de quantidades para representar numericamente as idéias. As duas formas são conhecidas como vetores e escalares.

Cada quantidade física no mundo da física é escalar ou vetorial. Quantidades escalares e vetoriais são usadas tanto na física quanto na matemática.

Escalar vs Vetor

Quando lidamos com física, existem diferentes tipos de ferramentas de medição. O escalar e o vetor são uma dessas ferramentas de medição.

Quantidades escalares ou escalares são aquelas que têm apenas magnitude. Agora, para entender essa grandeza escalar, primeiro, você precisa entender o termo magnitude.

Magnitude se refere ao tamanho de qualquer objeto, velocidade do objeto ou peso de um objeto. É a quantidade que você pode escrever numericamente.

Um vetor é uma ferramenta de medição para quantidades que têm tanto magnitudes quanto direção, e quando uma quantidade tem magnitude e direção, podemos dizer que é uma quantidade vetorial.

O vetor não foi desenvolvido em sua forma atual até o final do século XIX. O físico irlandês William Rowan Hamilton ”foi quem lidou com a invenção do conceito de Vector.


 

Tabela de comparação entre escalar e vetorial (na forma tabular)

Parâmetro de ComparaçãoEscalarVetor
DefiniçãoO escalar tem apenas magnitude, mas não há direçãoO vetor tem magnitude e direção
ProblemaWith the help of these, only problems of one-dimension can be solved. When it comes to multidimensional problems it’s not usefulProblemas multidimensionais podem ser resolvidos com o uso desta ferramenta
mudançaPodemos fazer mudanças na quantidade escalar, mudando sua magnitudeAs quantidades do vetor podem ser alteradas com uma mudança na magnitude e direção.
NaturezaRegras simples de adição, subtração, multiplicação e divisão podem ser usadas aqui. A qualidade escalar pode dividir outra qualidade escalarFor Vector quantities, we cannot operate addition, subtraction, multiplication, and division by using arithmetic rules. Therefore one vector can’t divide another vector
ExemplosTempo, velocidade, massa, área, densidade, trabalho, etc.Displacement, Force, Velocity, Acceleration, Momentum, etc

 

O que é escalar?

Na ciência material, uma quantidade escalar ou escalar é uma quantidade física. Não tem nenhuma dependência da direção.

O escalar é utilizado para representar quantidades unidimensionais.

Uma quantidade física completamente definida por sua magnitude; exemplos de escalares incluem distância, densidade, velocidade, energia, massa e tempo é chamado de quantidade escalar.

As grandezas escalares mais usadas em nossa vida diária são temperatura e velocidade.

Preparando os alimentos na nossa cozinha ou para o cultivo na nossa quinta, a temperatura desempenha um papel muito importante e é uma quantidade escalar porque tem apenas magnitude.

 

O que é vetor?

Agora entendemos a definição de Vetor, que é a quantidade física com magnitude e direção. É representado por uma seta e a direção desta seta é a mesma da quantidade.

Um vetor é conhecido como vetor unitário quando sua magnitude é 1 e este vetor unitário é usado para definir a direção.

Um vetor tem direção e magnitude, mas não tem posição. Para calcular cada unidade vetorial, precisamos de um vetor, portanto, precisamos entender este termo.

O vetor está sendo usado em nosso dia a dia para localizar objetos e indivíduos. A Primeira Lei, a Segunda Lei e a Terceira Lei de Newton nem mesmo são possíveis de entender sem o uso do Vector.

Em esportes como basquete, críquete, vetor de beisebol é usado pelos jogadores. O jogador lança a bola ou arremessa o alvo com um ângulo em uma direção.

Vector tem uso militar, em projéteis / trajetórias e até mesmo no projeto de uma montanha-russa.

Se um vetor for girado em um ângulo, ele mudará.

Um vetor é definido por sua magnitude e direção. Portanto, se estivermos fazendo uma pequena mudança em sua magnitude ou direção, um vetor pode ser alterado. Portanto, se girarmos uma bola em algum ângulo, sua direção mudará e podemos dizer que o vetor mudou.

Podemos definir um vetor no espaço bidimensional e tridimensional. Devido a esta característica do Vector, os problemas multidimensionais podem ser resolvidos usando isso.


Principais diferenças entre escalar e vetorial

  1. Escalares são aquelas grandezas físicas que têm apenas magnitude, mas nenhuma direção, e vetores são aquelas grandezas físicas que têm tanto magnitudes quanto direção.
  2. Um problema dimensional pode ser resolvido com a ajuda do escalar, enquanto com a ajuda de vetores, problemas multidimensionais podem ser resolvidos.
  3. Usando regras aritméticas simples, as quantidades escalares podem ser adicionadas, subtraídas, multiplicadas e divididas, mas as quantidades vetoriais não usam regras algébricas e precisam de diferentes operações para somar, subtrair ou multiplicar.
  4. A quantidade escalar pode dividir outra quantidade escalar. Mas, no caso do Vector, não é tão simples porque uma entidade vetorial não pode dividir outra entidade vetorial.
  5. Exemplo de grandezas escalares - velocidade, trabalho, distância, energia, potência, temperatura, volume, calor específico, densidade, entropia, potencial gravitacional, frequência, energia cinética, etc.
  6. Examples of vector quantities: velocity, torque, momentum, magnetic field intensity, force, acceleration, etcetera.

 

Conclusão

É muito importante entender os fundamentos do Escalar e do Vetor e também como essas quantidades são utilizadas no nosso dia a dia.

Livros para alunos de graduação fornecem uma breve descrição da natureza das Quantidades Escalares e Vetoriais e, para muitos alunos, a breve descrição pode criar muita confusão.

Agora podemos diferenciar entre as grandezas escalares e vetoriais, mas também devemos ter em mente que as grandezas podem ter magnitude e direção que não são consideradas como um vetor.

Por exemplo, corrente elétrica e pressão são algumas grandezas físicas que têm magnitude e direção, mas ainda não são consideradas como Vetores porque essas grandezas não seguem as leis da adição de vetores. Dessa forma, o fluxo elétrico é uma quantidade escalar.


 

Referências

  1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2006/03/004/meta
  2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/398877/
  3. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/250686/
  4. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2829861