2.1
Введение в скалярный величины
Многие хорошо знакомые физические величины могут быть полностью определены путём указания одного числа и соответствующей единицы измерения. Например,…
Физические величины, такие как время, масса и расстояние, имеют величину, но не имеют направления. Такие величины называются скалярными величинами.
Они выражаются в виде числового значения, за которым следует физическая единица. Например, масса яблока составляет 100 г.
Скаляры отличаются от векторов тем, что векторы имеют как величину, так и направление.
Например, масса объекта зависит от количества вещества в веществе и является скалярной величиной. Напротив, его вес, который представляет собой силу, действующую под действием гравитации Земли, является векторной величиной.
Аналогично, расстояние является скалярной величиной, в то время как смещение, которое представляет собой изменение положения объекта, является векторной величиной.
Скалярии обозначаются курсивом.
Скаляры могут быть отрицательными, например, заряд электрона или показания шкалы термометра.
Здесь знак минус представляет собой точку на шкале или природу объекта.
Для термометров по Цельсию и Фаренгейту весы показывают ноль в разных точках. Следовательно, отрицательная температура также считывается при разных показаниях шкалы.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is a scalar quantity in physics?
A scalar quantity is a physical quantity that can be completely specified by a single number and its appropriate unit. Examples include time, mass, distance, length, volume, temperature, and energy. Scalars have magnitude but no direction, distinguishing them from vectors which require both magnitude and direction for complete description.
Q2: How do scalars differ from vectors?
Scalars have only magnitude and are expressed as a numerical value with a unit, while vectors have both magnitude and direction. For example, mass is a scalar quantity, but weight—the force exerted by Earth's gravity—is a vector. Similarly, distance is scalar, while displacement, the change in an object's position, is a vector. Understanding this distinction is foundational before studying introduction to vectors.
Q3: Can scalar quantities be negative?
Yes, scalar quantities can be negative. The minus sign represents either a point on a scale or the nature of the entity. For example, an electron has negative charge, and thermometer readings can be negative. However, different temperature scales read zero at different points, so negative values have different meanings across scales.
Q4: How are scalar quantities added and subtracted?
Scalar quantities with the same physical units can be added or subtracted using standard algebraic rules. For example, a 50-minute class ending 10 minutes early lasts 50 min − 10 min = 40 min. Similarly, 60 calories plus 200 calories equals 260 calories total energy.
Q5: What happens when you multiply a scalar quantity by a number?
Multiplying a scalar quantity by a number produces the same scalar quantity with a larger or smaller value. For instance, if yesterday's breakfast contained 200 calories and today's breakfast has four times as much energy, today's breakfast contains 4 × 200 cal = 800 cal of energy.
Q6: What are derived scalar quantities?
Derived scalar quantities result from multiplying or dividing two scalar quantities. For example, speed is a derived scalar obtained by dividing distance by time. If a train covers 120 km in 1 hour, its speed is 120,000 m ÷ 3,600 s = 33 m/s, combining distance and time measurements.
Q7: How are scalars denoted in physics notation?
Scalars are denoted using italicized letters in physics notation. This distinguishes them from vectors, which use different notation conventions. The italicized format provides a clear visual distinction in written equations and helps students identify whether a quantity is scalar or vector.