¿Qué es la física del vector?

Un vector es una representación visual de una cantidad física que tiene magnitud y dirección. La física vectorial es el estudio de las diversas fuerzas que actúan para cambiar la dirección y la velocidad de un cuerpo en movimiento. Las herramientas matemáticas del análisis vectorial proporcionan un medio útil para observar la interacción de las fuerzas naturales en el universo físico y predecir el impacto que estas fuerzas tendrán en la materia en movimiento.

Los vectores están simbolizados por flechas de diferentes longitudes. La longitud relativa de cada flecha representa su magnitud, que puede ser la velocidad o cualquier otra fuerza que sea capaz de medir. Cada flecha tiene una cierta dirección, que se denota en un plano cartesiano utilizando los ejes geográficos del norte, sur, este y oeste. La cola de cada vector comienza desde las coordenadas cartesianas de (0,0) y la posición de la cabeza o flecha indica su dirección respectiva.

Las herramientas de análisis de vectores proporcionan un medio para predecir los cambios resultantes tanto en la magnitud como en la dirección de un cuerpo afectado por fuerzas externas. Por ejemplo, un avión que se dirige hacia el norte a una velocidad de 100 mph (160.93 kph) sufrirá un cambio en la velocidad y la dirección si se encuentra con un viento de 25 mph (40.23 kph) desde el oeste. La dirección y la velocidad resultantes del plano pueden calcularse utilizando vectores dibujados a escala.

El análisis y la resolución de vectores se trazan comúnmente en un gráfico de eje XY para que a cada vector se le pueda asignar fácilmente una dirección y se le asigne una magnitud adecuada. El análisis vectorial se realiza para determinar el efecto resultante o neto en un cuerpo a partir de una o más fuerzas que actúan para cambiar su movimiento y dirección. La resolución de problemas de física de vectores se puede calcular utilizando varios métodos.

Los problemas simples de física de vectores se pueden resolver construyendo un paralelogramo a partir de cada uno de los dos segmentos de línea distintos trazados en un plano cartesiano. Se agregan líneas de puntos similares replicadas de cada uno de los vectores separados y se dibuja una línea en el extremo opuesto del paralelogramo construido. La línea dibujada simboliza la dirección resultante y la magnitud del cuerpo sobre el cual las otras fuerzas han actuado para cambiar su dirección y velocidad.

La física vectorial se relaciona con la relación entre las fuerzas que actúan entre sí, ya sean grandes cuerpos en movimiento o partículas que interactúan entre sí a nivel subatómico. La resolución de problemas de vectores más complejos se puede resolver mediante el uso de ecuaciones matemáticas algebraicas o trigonométricas que calculan la suma o el producto de los diversos vectores. Una de las primeras aplicaciones del análisis vectorial fue su uso para describir con precisión la relación entre las fuerzas eléctricas y magnéticas que emanan, un componente central de la teoría del electromagnetismo, descubierta por primera vez por el físico escocés James Maxwell Clerk en el siglo XIX.