تعريف المتجهات في الفيزياء

تعريف المتجهات في الفيزياء خصائص المتجهات في الفيزياء سنتحدث عن أنواع المتجهات تحليل المتجهات كل هذه المواضيع ستجدها في مقالتنا

تعريف المتجهات في الفيزياء

1- المتجهات هي تمثيلات هندسية للقدر والاتجاه يتم تمثيلها غالبًا بأسهم مستقيمة، تبدأ عند نقطة واحدة على المحور الإحداثي وتنتهي عند نقطة مختلفة. جميع المتجهات لها طول، يسمى المقدار، وهو ما يمثل نوعًا من الاهتمام بحيث يمكن مقارنة المتجه بمتجه آخر، والمتجهات، كونها أسهم، لها أيضًا اتجاه، وهذا ما يميزها عن الكميات القياسية، وهي مجرد أرقام بدون قيمة الاتجاه، وتستخدم في العديد من التطبيقات، مما يجعل أهمية المتجهات في حياتنا كبيرة.
2-يتم تعريف المتجه بمقداره واتجاهه بالنسبة لمجموعة من الإحداثيات. غالبًا ما يكون من المفيد في تحليل المتجهات تقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها. بالنسبة للمتجهات ثنائية الأبعاد، تكون هذه المكونات أفقية ورأسية، أما بالنسبة للمتجهات ثلاثية الأبعاد، فإن مكون الحجم هو نفسه، ولكن يتم التعبير عن مكون الاتجاه من حيث xx وyy وzz.
3- ولذلك بحكم التعريف فإن المتجه هو كمية تتميز بالحجم والاتجاه، وأشهر الأمثلة على ذلك القوة والسرعة والوزن. تعتبر القوة متجهًا لأن القوة هي مقدار الشدة أو القوة المطبقة في اتجاه ما، والسرعة هي متجه حيث سرعتها هي المقدار الذي يتحرك فيه الجسم على طول مسار معين.

خصائص المتجهات في الفيزياء

1-مجموعة المتجهات

تقبل المتجهات عملية الجمع، ويمكننا جمع المتجهات عن طريق جمع مكونات المتجه معًا. نضيف المكون السيني، والمكون y، والمكون السيني لبعضهم البعض بشكل منفصل. هناك أيضًا طريقة هندسية لإضافة المتجهات، وذلك من خلال تمثيل المتجه الأول، ثم نقوم بوضع ذيل المتجه الثاني أعلى المتجه الأول، وهكذا، في النهاية نرسم سهمًا من المتجه ذيل المتجه الأول إلى رأس المتجه الثاني، وهذا المتجه الأخير الذي رسمناه هو نتيجة عملية الجمع ويسمى المتجه الناتج، وتتميز عملية جمع المتجهات بخصائص الجمع التبادلي. والترابط.
2- الطرح المتجه

تقبل المتجهات أيضًا الطرح، وكما فعلنا في عملية جمع المتجهات، يمكننا العمل في الطرح، لكن لاحظ أن عملية الطرح هي نفس عملية الجمع، لكننا لن نضيف المتجهات كما فعلنا في العملية لإضافة المتجهات، ولكن في عملية الطرح سنضيف المتجه. الأول إلى سالب المتجه الثاني، أي نضيف المتجه الثاني، لكن بعد أن نعكس اتجاه هذا المتجه.
الرياضيات تبحث عن المتجهات
3-المتجهات متساوية

إذا كان هناك متجهان لهما نفس الطول والمقدار، ويشيران إلى نفس الاتجاه، أي يشيران إلى اتجاه واحد، فإن هذين المتجهين في هذه الحالة متساويان. وكمثال على تساوي المتجهات، يمكننا القول أن هناك متجهين يشيران إلى الجنوب، ومقدار كل متجه هو 5. لذا يمكننا القول أن هذين المتجهين متساويان، ولكن إذا كان لأحد المتجهين قيمة مقدار مختلف عن الآخر أو يشير في اتجاه مختلف عن الآخر، فإن هذين المتجهين لن يكونا متساويين.
4-الضرب المتجهات

المتجهات هي أيضًا كميات يمكن ضربها، حيث يمكننا ضرب متجه بكمية قياسية، وعملية ضرب متجه بكمية قياسية هي تغير في طول المتجه، أي أننا في عملية الضرب نغير مقدار المتجه، لكن اتجاهه لن يتغير إذا ضرب بأي رقم. أما بالنسبة لضرب المتجهات في بعضها البعض، هناك نوعان من ضرب المتجهات. إذا قمنا بضرب متجهين من خلال الضرب بالنقاط، فإن نتيجة هذه العملية ستكون كمية قياسية، ولذلك يعرف هذا النوع من الضرب بالضرب القياسي. والثاني من ضرب المتجهات يسمى ضرب المتجهات، وفيه تقوم بضرب المتجهين بالتقاطع بينهما، وتكون النتيجة هنا متجهًا جديدًا عموديًا على المتجهين اللذين ضربناهما.

أنواع المتجهات

1-متجه الصف، وهو المتجه الذي يتكون من صف واحد.
2- المتجه العمودي وهو متجه يتكون من عمود واحد.
3- المتجه في الرياضيات هو سهم ينتقل من نقطة إلى أخرى.
4- يتم تحديد أي متجه بثلاثة عناصر: الحجم والاتجاه ونقطة التأثير.

تحليل المتجهات

1- هو فرع من فروع الرياضيات يتعامل مع الكميات من حيث الحجم والاتجاه. يمكن تحديد بعض الكميات الفيزيائية والهندسية، والتي تسمى الكميات، بشكل كامل عن طريق تحديد حجمها بوحدات القياس المناسبة. وبالتالي، يمكن التعبير عن الكتلة بالجرام، ودرجة الحرارة بالدرجات على المقياس، والوقت بالثواني. . يمكن تمثيل القياسات بيانياً بنقاط على بعض المقاييس الرقمية مثل الساعة أو مقياس الحرارة. هناك أيضًا كميات، تسمى المتجهات، والتي تتطلب تحديد الاتجاه وكذلك الحجم. السرعة والقوة والإزاحة هي أمثلة على المتجهات. يمكن تمثيل الكمية المتجهة بيانياً بقطعة خطية موجهة، يرمز لها بسهم يشير في اتجاه كمية المتجهات، ويمثل طول القطعة مقدار المتجه.
2- النموذج الأولي للمتجه هو جزء الخط الموجه AB والذي يمكن اعتباره يمثل إزاحة الجسيم من موضعه الأولي A إلى موضع جديد B، ويتم التعبير عنه بأحرف غامقة، فيمكن أن يكون المتجه AB يُشار إليه بـ a وطوله (أو حجمه) بـ |a| في العديد من المسائل، يكون موقع النقطة الأولية للمتجه غير مادي، لذلك يعتبر المتجهان متساويين إذا كان لهما نفس الطول والاتجاه. تتم الإشارة إلى مساواة المتجهين A وB بالرمز الرمزي المعتاد A = B. وتقترح الهندسة تعريفات مفيدة للعمليات الجبرية الأولية على المتجهات. وبالتالي، إذا كانت AB = a تمثل إزاحة جسيم من A إلى B، وبالتالي يتم نقل الجسيم إلى الموضع C، بحيث تكون BC = b، فمن الواضح أن الإزاحة من A إلى C يمكن تحقيقها بإزاحة واحدة AC = ج. ولذلك فمن المنطقي أن نكتب a+b=c. هذا البناء للمجموع، c، لـ a وb ينتج عنه نفس نتيجة قانون متوازي الأضلاع، حيث يتم الحصول على c الناتج بواسطة AC القطري لمتوازي الأضلاع المبني مع المتجهين AB و AD كجوانب، ومنذ موقع النقطة الأولية B للمتجه BC = b غير مادية، ويترتب على ذلك أن BC = AD وأن AD + DC = AC، لذلك هذا هو القانون التبادلي.