Livet, Universum, Fysik, Undervisning, Lärande och allting annat..

Vektorer, skalärer och ljusfarten.

av 9. mars 2018 i Fysik, Lärande med Ingen kommentarer

Inom fysiken talar vi om Skalärer och Vektorer. Där en skalär är en storhet som har en storlek. En  typisk skalär storhet är massa. En vektor-storhet kännetecknas av den har både en storlek och en bestämd riktning. Så länge vi håller reda på om det vi pratar om är en vektor eller en skalär så är det hela ganska enkelt. Men så är det inte alla gånger. Det är något som är förvirrande då vi ex. behandlar en kraft som en skalär då den egentligen är en vektor. Kraften har en storlek, angreppspunkt och en bestämd riktning.

Då vi vet att många elever och studenter har svårt med de rumsliga (vektoriella) begreppen är detta ganska olyckligt. Slarvar man då med att vara tydlig med skillnaden mellan skalärer och vektorer får detta konsekvenser senare.

Ett sätt att slippa ifrån en begreppsförvirring är att använda olika begrepp. Om vi tar en bil och åker med den från punkt A till punkt B, så tillryggalägger vi en viss
sträcka (s), som vi kan läsa av på avståndsmätaren i bilen. Detta är fullständigt klart för många. Men om vi nu åker från punkt A till punkt B
och tillbaka till punkt A, så har vi åkt en sträcka (2s), men vi har inte förflyttat oss överhuvudtaget. Här har jag definierat en förflyttning (Δx ) Som är förflyttningen «fågelvägen» och en vektor. Med andra ord vi har olika namn på den skalära och den vektoriella storheten, sträcka och förflyttning. (Notera att positionen också är en vektor som utgår från en vald referenspunkt). Genom att vara konsekvent med användningen av dessa begrepp så blir andra saker lättare att få med sig.

Om förflyttningen respektive sträckan tillryggaläggs under en viss tid (Δt) kommer vi få hastighet respektive fart. Där fart är en skalär och hastighet en vektor, med en storlek (fart) och en riktning.

Så hastighet är farten och fartens riktning, medan farten bara är en skalär storlek utan riktning.

Men hur blir det när vi tar nästa steg. Acceleration? Här har vi plötsligt inte någon uppdelning i vektor och skalär längre. Beror detta på att vi inte behöver en åtskillnad längre eller?

Tittar vi i fysikböcker så håller man dessa begrepp åtskilda, men när vi tittar på andra storheter så råder det en förvirring om man skall använda sig av vektor eller skalär. Formelmässigt är detta inga problem då vektorer anges på speciella sätt.

Men!
Hur konsekventa är vi egentligen? Om vi tittar på fotoner dvs. ljus, skall vi då säga ljusets fart (skalär) eller ljusets hastighet? Går man till Nationalencyklopedin hittar man både Ljushastigheten och Ljusfart, 89 respektive 10 träffar på ne.se.  Tar man och gör en sökning på Google, (ljusfart, ljusets fart) och (ljushastighet, ljusets hastighet), finner man en stark övervikt för ljushastighet (över 90000 mot ca 4000 träffar). Tittar man i olika läroböcker är det samma sak där olika böcker använder olika beteckningar. En del böcker har båda med.
På engelska har man inte detta problemet då det heter speed of light! (men en sökning gav över 500000 träffar för frasen «velocity of light»)

Men vad är det man egentligen skall använda?
Tittar man till elektromagnetismen och Maxwells ekvationer i kombination med vågekvationen, finner vi att ljusfarten är en skalär och kan skrivas som produkten av två andra fundamentalkonstanter: c = 1/ε0μ0. Dessa är inte några vektorstorheter!

Det vill säga ljusfarten kan inte vara en vektorstorhet och det är egentligen fel att kalla ljusfart för ljushastighet.

Men frågan är om det spelar någon roll vad man kallar den så länge man vet vad man menar eller gör man?

Stikkord: , , , ,

Abonner

Hvis du likte dette, se relaterte innlegg og aktiviteter.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

Topp