Vettori in Fisica: caratteristiche, rappresentazione ed esempi (2024)

I vettori in Fisica sono segmenti orientati con cui si rappresentano graficamente alcune grandezze fisiche, e sono definiti da un punto di applicazione, una direzione, un modulo e un verso.

A cosa servono i vettori in Fisica

Per cogliere a pieno la definizione di vettore e capire a cosa servono i vettori in Fisica è utile fare una piccola premessa.

Lo studio della Fisica inizia con l'introduzione del concetto di grandezza fisica che, ricordiamo, è una caratteristica di un fenomeno o di un oggetto che può essere misurata, e quindi può essere espressa mediante un numero e un'unità di misura.

Fatto ciò si analizzano le sette grandezze fisiche fondamentali del Sistema Internazionale (lunghezza, tempo, massa, intensità di corrente, temperatura, quantità di materia e intensità luminosa) col relativo simbolo e la corrispondente unità di misura. A partire da esse, si definiscono poi le grandezze fisiche derivate, come velocità, accelerazione e forza.

Per fissare le idee facciamo qualche esempio:

- l'altezza di un edificio è una grandezza fisica e si misura in metri;

- il tempo di attesa alla fermata dell'autobus è una grandezza fisica che si può esprimere in secondi;

- l'area della superficie di una parete è un altro esempio di grandezza fisica, il cui valore è solitamente espresso in metri quadri.

Notiamo come, in tutti e tre questi esempi, la semplice caratterizzazione mediante un numero e un'unità di misura è sufficiente a definire ciascuna grandezza in modo esauriente.

In alcuni casi, tuttavia, ciò potrebbe non bastare. Riflettiamo un attimo sul seguente esempio: in un intervallo di tempo di 15 secondi, un corpo partito dall'origine di un sistema di riferimento bidimensionale, ha compiuto uno spostamento lineare di 60 metri arrivando nella posizione .

Tale proposizione presenta una forte ambiguità, infatti essa precisa in modo completo il tempo trascorso e la posizione iniziale del corpo, ma non consente di definire la posizione d'arrivo in quanto tale spostamento potrebbe essere avvenuto in qualsiasi direzione.

L'ambiguità verrebbe meno se venissero indicati il verso e la direzione dello spostamento.

La conclusione a cui possiamo giungere è che alcune grandezze fisiche sono definite in modo consistente solo quando, oltre al numero e all'unità di misura, vengono fissati una direzione e un verso.

Tali grandezze si dicono grandezze vettoriali, e sono rappresentate graficamente con una freccia che prende il nome di vettore.

Rappresentazione e caratteristiche di un vettore in Fisica

La rappresentazione grafica di un vettore è un segmento orientato, cioè un segmento in cui uno dei due estremi è la punta di una freccia.

Data una qualsiasi grandezza vettoriale , il vettore che la rappresenta si indica con ed è definito da:

- un punto di applicazione, che è il punto in cui si applica la grandezza;

- una direzione, che coincide con la direzione della grandezza rappresentata;

- un verso, che è il verso della freccia;

- un'intensità (o modulo), che esprime il valore numerico della grandezza.

Esempio

Su un blocco poggiato su un piano orizzontale agisce una forza parallela al piano d'appoggio e avente un'intensità di 50 newton; tale forza sposta il corpo da sinistra verso destra. Rappresentare la situazione graficamente.

La grandezza vettoriale in questione è una forza, che rappresentiamo graficamente con il vettore in modo che:

- il punto di applicazione sia collocato sul corpo;

- la direzione sia parallela alla linea orizzontale;

- la punta della freccia sia rivolta verso destra.

Per tutti gli approfondimenti del caso vi rimandiamo alla nostra lezione sui vettori dove, tra le altre cose, abbiamo spiegato cos'è un versore e come si determinano le componenti di un vettore.

Se invece volete sapere quali sono e come si svolgono le operazioni tra vettori - click!