Skalare Größe: Woraus besteht sie, Eigenschaften und Beispiele

Eine skalare Größe ist eine numerische Größe, deren Bestimmung nur die Kenntnis ihres Wertes in Bezug auf eine bestimmte Maßeinheit derselben Art erfordert. Einige Beispiele für skalare Größen sind Entfernung, Zeit, Masse, Energie und elektrische Ladung.

Skalargrößen werden normalerweise durch einen Buchstaben oder mit dem Absolutwertsymbol dargestellt, z. B. A oder | A |. Die Größe eines Vektors ist eine skalare Größe und kann mit algebraischen Methoden mathematisch ermittelt werden.

Ebenso werden die skalaren Größen grafisch mit einer geraden Linie einer bestimmten Länge ohne spezifische Richtung bezogen auf einen Skalierungsfaktor dargestellt.

Was ist eine skalare Größe?

In der Physik ist eine skalare Größe eine physikalische Größe, die durch einen festen numerischen Wert und eine Standardmaßeinheit dargestellt wird, die nicht vom Bezugssystem abhängt. Physikalische Größen sind mathematische Werte, die sich auf messbare physikalische Eigenschaften eines Objekts oder eines physikalischen Systems beziehen.

Wenn Sie beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in km / h ermitteln möchten, reicht es aus, die zurückgelegte Strecke auf die verstrichene Zeit aufzuteilen. Beide Größen sind numerische Werte in Verbindung mit einer Einheit, daher ist die Geschwindigkeit eine skalare physikalische Größe. Ein Skalar der physikalischen Größe ist der numerische Wert einer physikalischen Eigenschaft, der ohne Richtung oder besonderen Sinn gemessen werden kann.

Nicht alle physikalischen Größen sind skalare Größen, einige werden durch einen Vektor ausgedrückt, der numerischen Wert, Richtung und Sinn hat. Wenn Sie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermitteln möchten, müssen Sie die Verschiebungen ermitteln, die während der verstrichenen Zeit vorgenommen wurden.

Diese Verschiebungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie einen numerischen Wert, eine Richtung und einen spezifischen Sinn haben. Folglich ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine physikalische Vektorgröße sowie die Verschiebung.

Merkmale einer skalaren Größe

-Es wird mit einem numerischen Wert beschrieben.

-Operationen mit skalaren Größen unterliegen den Methoden der Grundalgebra wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division.

- Die Variation einer skalaren Größe hängt nur von der Änderung ihres numerischen Werts ab.

-Es wird grafisch mit einem Segment dargestellt, dessen bestimmter Wert mit einer Messskala verknüpft ist.

-Das Skalarfeld ermöglicht es, den numerischen Wert einer skalaren physikalischen Größe in jedem Punkt des physikalischen Raums zu bestimmen.

Skalarprodukt

Das Skalarprodukt ist das Produkt zweier Vektorgrößen multipliziert mit dem Kosinus des Winkels θ, den sie miteinander bilden. Wenn das Skalarprodukt zweier Vektoren berechnet wird, ist das erhaltene Ergebnis eine Skalargröße.

Das Skalarprodukt zweier Vektorgrößen a und b ist :

ab = | a || b | . cosθ = ab.cosθ

a = ist der absolute Wert des Vektors a

b = absoluter Wert des Vektors b

Skalarfeld

Ein skalares Feld wird definiert, indem an jedem Punkt des Raums oder der Region eine skalare Größe zugeordnet wird. Mit anderen Worten ist das Skalarfeld eine Funktion, die eine Position für jede skalare Größe innerhalb des Raums anzeigt.

Einige Beispiele für ein Skalarfeld sind: die Temperatur an jedem Punkt der Erdoberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt, die topografische Karte, das Druckfeld eines Gases, die Ladungsdichte und das elektrische Potential. Wenn das Skalarfeld nicht von der Zeit abhängt, spricht man von einem stationären Feld

Durch grafische Darstellung der Menge von Punkten im Feld mit der gleichen skalaren Größe werden die Äquipotentialflächen gebildet. Beispielsweise sind die Äquipotentialflächen von punktförmigen elektrischen Ladungen konzentrische sphärische Flächen, die auf der Ladung zentriert sind. Wenn sich eine elektrische Ladung auf der Oberfläche bewegt, ist das elektrische Potential an jedem Punkt der Oberfläche konstant.

Beispiele für skalare Größen

Nachfolgend einige Beispiele für skalare Größen, die physikalische Eigenschaften der Natur sind.

Temperatur

Dies ist die durchschnittliche kinetische Energie der Partikel eines Objekts. Es wird mit einem Thermometer gemessen und die bei der Messung erhaltenen Werte sind skalare Größen, die damit zusammenhängen, wie heiß oder wie kalt ein Objekt ist.

Masse

Um die Masse eines Körpers oder Objekts zu erhalten, müssen Sie zählen, wie viele Atompartikel, Moleküle Sie haben oder wie viel Material das Objekt integriert. Ein Massenwert kann erhalten werden, indem das Objekt mit einer Skala gewogen wird, und es ist nicht erforderlich, die Orientierung des Körpers festzustellen, um seine Masse zu messen.

Zeit

Die skalaren Größen beziehen sich meist auf die Zeit. Zum Beispiel die Messung von Jahren, Monaten, Wochen, Tagen, Stunden, Minuten, Sekunden, Millisekunden und Mikrosekunden. Die Zeit hat keine Richtung und keinen Richtungssinn.

Lautstärke

Es ist mit dem dreidimensionalen Raum verbunden, den ein Körper oder eine Substanz einnimmt. Sie kann unter anderem in Litern, Millilitern, Kubikzentimetern und Kubikdezimetern gemessen werden und ist eine skalare Größe.

Geschwindigkeit

Die Messung der Geschwindigkeit eines Objekts in Kilometern pro Stunde ist eine skalare Größe. Es ist lediglich erforderlich, den numerischen Wert der Objektbewegung basierend auf der verstrichenen Zeit zu ermitteln.

Elektrische Ladung

Die Protonen und Neutronen subatomarer Teilchen weisen eine elektrische Ladung auf, die sich in der elektrischen Anziehungs- und Abstoßungskraft äußert. Die Atome in ihrem neutralen Zustand haben keine elektrische Ladung, dh sie haben den gleichen numerischen Wert von Protonen wie Neutronen.

Energie

Energie ist ein Maß, das die Fähigkeit eines Körpers kennzeichnet, eine Arbeit auszuführen. Durch das erste Prinzip der Thermodynamik wird festgestellt, dass die Energie im Universum konstant bleibt, nicht erzeugt oder zerstört wird, sondern in andere Energieformen umgewandelt wird.

Elektrisches Potenzial

Das elektrische Potential an jedem Punkt im Raum ist die elektrische potentielle Energie pro Ladungseinheit, dargestellt durch Äquipotentialflächen. Die potentielle Energie und die elektrische Ladung sind skalare Größen, daher ist das elektrische Potential eine skalare Größe und hängt vom Wert der Ladung und dem elektrischen Feld ab.

Dichte

Es ist das Maß für die Masse eines Körpers, von Partikeln oder Substanzen in einem bestimmten Raum und wird in Masseneinheiten pro Volumeneinheit ausgedrückt. Der numerische Wert der Dichte wird mathematisch durch Teilen der Masse durch das Volumen erhalten.