¿Por qué se usan vectores en física?

Answer 1

Varias respuestas ya definieron una cantidad vectorial como que tiene una magnitud (“qué tan grande”) y una dirección (“dónde”). Por ejemplo, la velocidad es un vector con velocidad y dirección. Usamos vectores para representar ciertas cantidades con magnitud y dirección. Sin embargo, lo interesante es que las cantidades vectoriales obedecen al álgebra vectorial. Por ejemplo, si agrega los vectores 2 y 4, la respuesta no es necesaria 6: depende de las direcciones de los dos vectores.

Para sumar o restar velocidades, por ejemplo, utiliza el método de álgebra vectorial. En cierto sentido, la combinación de cualquier tipo de cantidades de vectores se reduce a un problema geométrico de lados y ángulos de triángulos … Agregar velocidades es el mismo proceso que encontrar la longitud de un lado de triángulo desconocido (en 2D): ¿es extraño?

¿Por qué las cantidades físicas reales obedecen las reglas del álgebra vectorial? No estoy seguro, pero lo hacen. Puedes hacer experimentos para demostrar que el álgebra vectorial da resultados correctos. Todas las cantidades de vectores se suman y restan de la misma manera.

Entonces, al representar cantidades físicas como vectores, también podemos manipular estas cantidades matemáticamente. Eso es muy útil!

Answer 2

En general, son solo una buena manera de representar algo con magnitud y dirección. Puedo decirte que te aplico cierta cantidad de fuerza, pero si no te digo en qué dirección está esa fuerza, aún no puedes hacer mucho con esa información. Los resultados de la fuerza que aplico serán muy diferentes si te estás moviendo y te estoy empujando hacia adelante para acelerar, empujándote hacia atrás para reducir la velocidad, o hacia un lado. Lo mismo con la magnitud o fuerza de la fuerza. Una fuerza mayor te moverá más que una fuerza más débil. Entonces necesitas magnitud y dirección.

Es especialmente importante cuando se trata de múltiples fuerzas. Puede agregar vectores para encontrar una fuerza resultante sobre un objeto que podría tener docenas de fuerzas diferentes actuando sobre él. Por lo tanto, es una herramienta muy útil.

Answer 3

La ciencia no explica el mundo, lo describe. Sucede que observamos muchas cantidades físicas que tienen magnitud y dirección, y los vectores son una forma conveniente de describirlas matemáticamente.

Tenga en cuenta que también hay cantidades físicas que se describen mejor por una magnitud y dos direcciones, como la permeabilidad magnética en ciertos materiales exóticos. Dichas cantidades no pueden representarse por vectores, sino más bien (en el caso general) por matrices o, en algunos casos especiales, por tensores de segundo rango.