SCALAIRE OMVANG: WAARUIT HET BESTAAT, KENMERKEN EN VOORBEELDEN - FYSIEK - 2026

Een scalaire grootheid is een numerieke grootheid waarvan de bepaling alleen de kennis van de waarde ervan vereist met betrekking tot een bepaalde maateenheid van dezelfde soort. Enkele voorbeelden van scalaire grootheden zijn afstand, tijd, massa, energie en elektrische lading.

Scalaire grootheden worden over het algemeen weergegeven door een letter of door het symbool voor absolute waarde, bijvoorbeeld A of ǀ A ǀ. De grootte van een vector is een scalaire grootte en kan wiskundig worden bepaald met algebraïsche methoden.

Evenzo worden scalaire grootheden grafisch weergegeven met een rechte lijn van een bepaalde lengte, zonder een specifieke richting, gerelateerd aan een schaalfactor.

Wat is een scalaire hoeveelheid?

In de natuurkunde is een scalaire grootheid een fysieke grootheid die wordt vertegenwoordigd door een vaste numerieke waarde en een standaard meeteenheid, die niet afhankelijk is van het referentiesysteem. Fysieke grootheden zijn wiskundige waarden die verband houden met meetbare fysieke eigenschappen van een fysiek object of systeem.

Als u bijvoorbeeld de snelheid van een voertuig in km / u wilt krijgen, hoeft u alleen de afgelegde afstand te delen door de verstreken tijd. Beide grootheden zijn numerieke waarden vergezeld van een eenheid, daarom is snelheid een scalaire fysische grootheid. Een scalaire fysieke grootheid is de numerieke waarde van een meetbare fysieke eigenschap zonder een specifieke oriëntatie of zin.

Niet alle fysieke grootheden zijn scalaire grootheden, sommige worden uitgedrukt door middel van een vector die numerieke waarde, richting en betekenis heeft. Als u bijvoorbeeld de snelheid van het voertuig wilt weten, moet u de bewegingen bepalen die tijdens de verstreken tijd zijn gemaakt.

Deze bewegingen worden gekenmerkt door een numerieke waarde, een richting en een specifiek gevoel. Bijgevolg is de snelheid van het voertuig een fysieke vectorgrootheid, evenals de verplaatsing.

Kenmerken van een scalaire hoeveelheid

-Het wordt beschreven met een numerieke waarde.

-Bewerkingen met scalaire magnitudes worden beheerst door elementaire algebraïsche methoden zoals optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen.

-De variatie van een scalaire grootte hangt alleen af ​​van de verandering in de numerieke waarde.

-Het wordt grafisch weergegeven met een segment dat een specifieke waarde heeft die is gekoppeld aan een meetschaal.

-Het scalaire veld maakt het mogelijk om de numerieke waarde van een scalaire fysieke grootheid op elk punt in de fysieke ruimte te bepalen.

Scalair product

Het scalaire product is het product van twee vectorgrootheden vermenigvuldigd met de cosinus van de hoek θ die ze met elkaar vormen. Als het scalaire product van twee vectoren wordt berekend, is het resultaat dat wordt verkregen een scalaire grootheid.

Het scalaire product van twee vectorgrootheden a en b is :

ab = ǀaǀǀbǀ . cosθ = ab.cos θ

a = is de absolute waarde van vector a

b = absolute waarde van vector b

Product van twee vectoren. Door Svjo (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scalar-dot-product-1.png)

Scalair veld

Een scalair veld wordt gedefinieerd door een scalaire grootte te associëren op elk punt in de ruimte of regio. Met andere woorden, het scalaire veld is een functie die een positie toont voor elke scalaire grootheid binnen de ruimte.

Enkele voorbeelden van een scalair veld zijn: de temperatuur op elk punt op het aardoppervlak op een bepaald moment, de topografische kaart, het drukveld van een gas, de ladingsdichtheid en de elektrische potentiaal. Wanneer het scalaire veld niet afhankelijk is van tijd, wordt het een stationair veld genoemd

Bij het grafisch weergeven van de reeks punten van het veld die dezelfde scalaire magnitude hebben, worden equipotentiaaloppervlakken gevormd. De equipotentiaaloppervlakken van elektrische puntladingen zijn bijvoorbeeld concentrische bolvormige oppervlakken in het midden van de lading. Wanneer een elektrische lading over het oppervlak beweegt, is het elektrische potentieel constant op elk punt op het oppervlak.

Scalair veld van drukmetingen.

Voorbeelden van scalaire grootheden

Hier zijn enkele voorbeelden van scalaire grootheden die fysieke eigenschappen van de natuur zijn.

Temperatuur

Het is de gemiddelde kinetische energie van de deeltjes in een object. Het wordt gemeten met een thermometer en de waarden die bij de meting worden verkregen, zijn scalaire grootheden die verband houden met hoe heet of hoe koud een object is.

Massa

Om de massa van een lichaam of object te verkrijgen, is het nodig om te tellen hoeveel deeltjes, atomen, moleculen het heeft, of om te meten uit hoeveel materiaal het object is opgebouwd. Een massawaarde kan worden verkregen door het object te wegen met een balans en u hoeft de oriëntatie van het lichaam niet in te stellen om de massa te meten.

Weer

Scalaire groottes zijn meestal gerelateerd aan tijd. Bijvoorbeeld de maat voor jaren, maanden, weken, dagen, uren, minuten, seconden, milliseconden en microseconden. Tijd heeft geen richting of gevoel voor richting.

Volume

Het wordt geassocieerd met de driedimensionale ruimte die een lichaam of substantie inneemt. Het kan worden gemeten in liters, milliliter, kubieke centimeter, kubieke decimeters onder andere eenheden en het is een scalaire hoeveelheid.

Snelheid

De meting van de snelheid van een object in kilometers per uur is een scalaire grootheid, het is alleen nodig om de numerieke waarde van het pad van het object vast te stellen als functie van de verstreken tijd.

Elektrische lading

De protonen en neutronen van subatomaire deeltjes hebben een elektrische lading die tot uiting komt door de elektrische aantrekkingskracht en afstoting. Atomen in hun neutrale toestand hebben geen elektrische lading, dat wil zeggen, ze hebben dezelfde numerieke waarde van protonen als neutronen.

Energie

Energie is een maatstaf die het vermogen van een lichaam om werk te verrichten kenmerkt. Door het eerste principe van de thermodynamica wordt vastgesteld dat de energie in het universum constant blijft, het wordt niet gecreëerd of vernietigd, het wordt alleen omgezet in andere vormen van energie.

Elektrisch potentieel

Het elektrische potentieel op elk punt in de ruimte is de elektrische potentiële energie per eenheidslading, het wordt weergegeven door equipotentiaalvlakken. De potentiële energie en de elektrische lading zijn scalaire grootheden, daarom is de elektrische potentiaal een scalaire grootheid en hangt af van de waarde van de lading en het elektrische veld.

Dichtheid

Het is de maat voor de hoeveelheid massa van een lichaam, deeltjes of stoffen in een bepaalde ruimte en wordt uitgedrukt in massa-eenheden per volume-eenheid. De numerieke waarde van de dichtheid wordt wiskundig verkregen door de massa te delen door het volume.

Referenties

1. Spiegel, MR, Lipschutz, S en Spellman, D. Vectoranalyse. sl: Mc Graw Hill, 2009.
2. Muvdi, BB, Al-Khafaji, AW en Mc Nabb, J W. Statics for Engineers. VA: Springer, 1996.
3. Brand, L. Vectoranalyse. New York: Dover Publications, 2006.
4. Griffiths, D J. Inleiding tot elektrodynamica. New Jersey: Prentice Hall, 1999. pp. 1-10.
5. Tallack, J C. Inleiding tot vectoranalyse. Cambridge: Cambridge University Press, 2009.