Magnitude escalar: em que consiste, características e exemplos

Uma magnitude escalar é uma quantidade numérica cuja determinação requer apenas conhecimento de seu valor em relação a uma determinada unidade de medida da mesma espécie. Alguns exemplos de magnitudes escalares são distância, tempo, massa, energia e carga elétrica.

As quantidades escalares geralmente são representadas com uma letra ou com o símbolo de valor absoluto, por exemplo A ou ǀ A ǀ. A magnitude de um vetor é uma magnitude escalar e pode ser obtida matematicamente por métodos algébricos.

Da mesma forma, as quantidades escalares são plotadas com uma linha reta de um determinado comprimento, sem direção específica, relacionada a um fator de escala.

O que é uma magnitude escalar?

Em Física, uma quantidade escalar é uma quantidade física representada por um valor numérico fixo e uma unidade de medida padrão, que não depende do sistema de referência. Quantidades físicas são valores matemáticos relacionados a propriedades físicas mensuráveis ​​de um objeto ou sistema físico.

Por exemplo, se você deseja obter a velocidade de um veículo, em Km / h, basta dividir a distância percorrida pelo tempo decorrido. Ambas as quantidades são valores numéricos acompanhados por uma unidade; portanto, a velocidade é uma quantidade física escalar. Uma magnitude física escalar é o valor numérico de uma propriedade física mensurável sem uma orientação ou direção específica.

Nem todas as grandezas físicas são grandezas escalares, algumas são expressas por meio de um vetor que possui valor numérico, direção e significado. Por exemplo, se você deseja obter a velocidade do veículo, deve determinar os movimentos realizados durante o tempo decorrido.

Esses deslocamentos são caracterizados por possuir um valor numérico, um endereço e um sentido específico. Consequentemente, a velocidade do veículo é uma magnitude física do vetor, bem como o deslocamento.

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Características de magnitude escalar

-É descrito com um valor numérico.

-Operações com magnitudes escalares são governadas pelos métodos da álgebra básica, como adição, subtração, multiplicação e divisão.

-A variação de uma magnitude escalar depende apenas da mudança em seu valor numérico.

-É representado graficamente com um segmento que possui um valor específico associado a uma escala de medição.

-O campo escalar permite determinar o valor numérico de uma quantidade física escalar em cada ponto do espaço físico.

Produto escalar

O produto escalar é o produto de duas quantidades vetoriais multiplicadas pelo cosseno do ângulo θ que se formam. Quando o produto escalar de dois vetores é calculado, o resultado obtido é uma magnitude escalar.

O produto de duas grandezas vector um e b é :

ab = ǀaǀǀbǀ . cosθ = ab.cos θ

a = é o valor absoluto do vetor a

b = valor absoluto do vetor b

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Produto escalar de dois vetores. Por Svjo (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scalar-dot-product-1.png)

Campo escalar

Um campo escalar é definido pela associação em cada ponto do espaço ou região de uma magnitude escalar. Em outras palavras, o campo escalar é uma função que mostra uma posição para cada magnitude escalar dentro do espaço.

Alguns exemplos do campo escalar são: a temperatura em cada ponto da superfície da Terra em um instante de tempo, o mapa topográfico, o campo de pressão de um gás, a densidade de carga e o potencial elétrico. Quando o campo escalar não depende do tempo, é chamado de campo estacionário

Ao plotar o conjunto de pontos de campo que possuem a mesma magnitude escalar, são formadas superfícies equipotenciais. Por exemplo, as superfícies equipotenciais de cargas elétricas pontuais são superfícies esféricas concêntricas centradas na carga. Quando uma carga elétrica se move pela superfície, o potencial elétrico é constante em cada ponto da superfície.

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Campo escalar de medições de pressão. [de Lucas V. Barbosa (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scalar_field.png)]

Exemplos de magnitudes escalares

Aqui estão alguns exemplos de magnitudes escalares que são propriedades físicas da natureza.

Temperatura

É a energia cinética média das partículas de um objeto. É medido com um termômetro e os valores obtidos na medição são quantidades escalares associadas à temperatura ou ao frio de um objeto.

Massa

Para obter a massa de um corpo ou objeto, é necessário contar quantas partículas átomos, moléculas possui ou medir a quantidade de material que o objeto integra. Um valor de massa pode ser obtido pesando o objeto com uma balança e não é necessário estabelecer a orientação do corpo para medir sua massa.

Tempo

As quantidades escalares estão principalmente relacionadas ao tempo. Por exemplo, a medida de anos, meses, semanas, dias, horas, minutos, segundos, milissegundos e microssegundos. O tempo não tem direção ou senso de direção.

Volume

Está associado ao espaço tridimensional ocupado por um corpo ou substância. Pode ser medido em litros, mililitros, centímetros cúbicos, decímetros cúbicos entre outras unidades e é uma quantidade escalar.

Rápido

A medição da velocidade de um objeto em quilômetros por hora é uma magnitude escalar; é necessário apenas estabelecer o valor numérico da viagem do objeto com base no tempo decorrido.

Carga elétrica

Os prótons e nêutrons das partículas subatômicas têm uma carga elétrica que se manifesta pela força elétrica de atração e repulsão. Os átomos em seu estado neutro têm carga elétrica zero, ou seja, eles têm o mesmo valor numérico de prótons que os nêutrons.

Energia

Energia é uma medida que caracteriza a capacidade de um corpo para realizar um trabalho. Pelo primeiro princípio da Termodinâmica, é estabelecido que a energia no universo permanece constante, não é criada ou destruída, apenas se transforma em outras formas de energia.

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Potencial elétrico

O potencial elétrico em qualquer ponto do espaço é a energia potencial elétrica por unidade de carga, é representada por superfícies equipotenciais. Energia potencial e carga elétrica são quantidades escalares; portanto, o potencial elétrico é uma quantidade escalar e depende do valor da carga e do campo elétrico.

Densidade

É a medida da quantidade de massa de um corpo, partículas ou substâncias em um determinado espaço e é expressa em unidades de massa por unidades de volume. O valor numérico da densidade é obtido, matematicamente, dividindo a massa pelo volume.

Referências

  1. Spiegel, MR, Lipschutz, S e Spellman, D. Vector Analysis. sl: Mc Graw Hill, 2009.
  2. Muvdi, BB, Al-Khafaji, AW e Mc Nabb, J W. Statics for Engineers. VA: Springer, 1996.
  3. Brand, L. Análise vetorial. Nova York: Dover Publications, 2006.
  4. Griffiths, D. J. Introdução à Eletrodinâmica. Nova Jersey: Prentice Hall, 1999. pp. 1-10.
  5. Tallack, J C. Introdução à Análise Vetorial. Cambridge: Cambridge University Press, 2009.

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