Quais são as características de uma grandeza vetorial

As grandezas dizem respeito a tudo aquilo que pode ser medido e podem ser classificadas em escalares ou vetoriais.

Uma grandeza é tudo aquilo a que se pode atribuir um valor numérico e uma unidade de medida. Em outras palavras, grandeza é tudo aquilo que pode ser medido. A atribuição de valores para as grandezas é feita por meio de padrões estabelecidos ou regras que podem ser reproduzidas em laboratório. Após os padrões para a determinação das grandezas serem estabelecidos, as unidades de medida são escolhidas.

Na década de 60, existiam grandes quantidades de sistemas e padrões de medida, cada um com suas unidades próprias, o que dificultava, por exemplo, a produção científica, haja vista a complicação de se conhecer todos os padrões e sistemas propostos. Buscando padronizar as unidades de medida das grandezas, a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) criou o Sistema Internacional de Unidades (SI). O SI estabelece quais são as unidades e os padrões necessários para a determinação de cada medida. Além disso, foram determinadas unidades consideradas fundamentais e, a partir destas, derivam todas as demais. A tabela abaixo mostra as grandezas fundamentais consideradas pelo SI e suas unidades de medida e símbolos.

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Podemos citar como exemplo de grandeza derivada a força. A unidade de medida de força é o newton (N), que advém das unidades de comprimento, massa e tempo.

  • Grandezas Escalares

As grandezas escalares são aquelas que podem ser completamente caracterizadas apenas com um número seguido de uma unidade de medida. É o caso, por exemplo, da massa. Ao dizermos que um objeto possui 10 kg, a informação foi completamente passada e não há necessidade de complemento. Assim, podemos entender que essa grandeza é escalar.

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Temperatura, massa, tempo, energia, etc., são exemplos de grandezas escalares. O tratamento dessas grandezas é algébrico, isto é, as operações envolvendo grandezas escalares podem ser feitas normalmente.

  • Grandezas Vetoriais

As grandezas vetoriais precisam de três informações para serem completamente caracterizadas: módulo, direção e sentido. O módulo corresponde ao valor numérico da grandeza; a direção é a reta de atuação (horizontal, vertical e diagonal); e o sentido determina como a grandeza atua em determinada direção (direita, esquerda, para cima etc).

Se dissermos que uma força de 50 N empurrou um objeto, precisamos dizer para onde esse objeto foi empurrado. Ao mostrar apenas o valor numérico, a informação fica incompleta. Podemos afirmar, por exemplo, que uma força de 50 N empurrou um objeto na horizontal e para a direita.

O vetor é o representante das grandezas vetoriais e é quem indica as três características de uma dada grandeza vetorial. A figura abaixo mostra duas forças que atuam sobre um objeto de massa M. A partir dos vetores (setas) que representam as forças F1 e F2, podemos dizer que o movimento é horizontal, para a direita e que F1 > F2. Força, velocidade, aceleração, etc., são exemplos de grandezas vetoriais.

Quais são as características de uma grandeza vetorial

As operações envolvendo esse tipo de grandeza são chamadas de vetoriais. Por isso, nem sempre uma força de 4 N somada à outra força de 4 N resultará em uma força de 8 N. Para saber mais sobre as operações vetoriais, leia os seguintes textos: operações básicas envolvendo vetores, operações com vetores e decomposição de vetores.

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Algumas grandezas físicas apenas se representam por um número e uma unidade de medida, sendo suficientes para entender a informação transmitida. Um exemplo é a massa: se é dito que alguém possui 60 kg, já está entendido, não é necessário mais informações para entender a medida que foi feita. Estas são as chamadas grandezas escalares, as quais um número e uma unidade de medida já lhe bastam.

Contudo, existem grandezas físicas que exigem um pouco mais de informações. Tomamos como exemplo o deslocamento: dizer que "um carro está a 30 km" não esclarece o fato, pois surgem perguntas sobre qual seria a exata localização, a qual o carro está distante 30 km, se ele está indo ou voltando deste local, enfim, é necessária uma orientação para esclarecer a medida. Estes tipos de grandezas físicas são as grandezas vetoriais. Elas exigem, além do número e a unidade de medida, de uma orientação, ou seja, direção e sentido.

Um vetor é representado geometricamente por uma seta, cujo início e final são mostrados na figura a seguir.

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Desta forma, são definidas, na tabela abaixo, algumas direções e sentidos como exemplos para representar um vetor.

Direção Sentido Vetor
vertical para cima
vertical para baixo
horizontal esquerda
horizontal direita
a 45º da horizontal anti-horário
(nordeste)

O vetor oposto é aquele que possui o sentido contrário a um determinado vetor na mesma direção. Na tabela, o primeiro e o segundo vetor são opostos. O terceiro e o quarto vetor também são.

O vetor nulo é representado por um ponto, pois não há dimensão para este vetor, sendo que seu início coincide com seu fim. Um vetor não nulo possui dimensão (ou módulo). A dimensão é o número que determina a quantidade na grandeza (número 5 no exemplo a seguir). Uma grandeza vetorial, velocidade v, por exemplo, é representada com uma flecha acima da letra v. Observe o exemplo seguinte.

A velocidade de 5 m/s possui dimensão ou módulo igual a 5.

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A soma de vetores é feita conforme os passos:

1) colocam-se os vetores a serem somados na ordem: a origem do segundo vetor no final do primeiro, a origem do terceiro vetor no final do segundo, assim por diante;

2) o vetor soma será o vetor que liga a origem do primeiro vetor com o final do último vetor, neste caso, o último é o terceiro.

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Quando um dos vetores for oposto na soma, unirá o final do segundo com o final do primeiro, ou início do segundo com o início do primeiro (ver caso 180º na tabela adiante).

Veja na tabela abaixo três tipos de operações comuns com vetores.

Ângulo entre os vetores Operação Vetor Soma
Soma

(3 + 1 = 4)

Quais são as características de uma grandeza vetorial
90º Teorema de Pitágoras

soma² = 3² + 4²
soma² = 9 + 16
soma² = 25
soma = 5

Quais são as características de uma grandeza vetorial
180º subtração (o vetor oposto 1 é negativo)
(3 – 1 = 2)
Quais são as características de uma grandeza vetorial

Quando for um ângulo qualquer (α) entre os vetores a serem somados, utiliza-se a regra do paralelogramo. Nesta regra, colocam-se os vetores na ordem de soma. O vetor que fecha é o vetor soma (diagonal do paralelogramo). Veja a figura e a equação para o caso da soma de dois vetores:

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Pela Lei dos Cossenos:

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Todo vetor em um plano pode ser representado por suas componentes. Vamos imaginar uma situação para que fique claro este conceito. Suponhamos que uma pessoa, que está no ponto A em uma praça, deseja chegar no ponto C, na mesma praça. Ela pode fazer este caminho pelas laterais da praça ou pela diagonal que une diretamente os dois pontos A e C. Inclusive, está é uma característica importante dos vetores: unir dois pontos de forma direta, pelo menor caminho, sem fazer curvas ou desvios!

Quais são as características de uma grandeza vetorial

Assim, são três os caminhos que poderiam ser feitos, de acordo com a figura, se levarmos em conta apenas os pontos A, B, C e D: o segmento AB mais o segmento BC, o segmento AD mais o segmento DC e, diretamente, o segmento AC.

Quando falamos de componentes de vetores, temos

  • 1) segmento AB (ou DC): componente vertical (no eixo y) do vetor AC.
  • 2) segmento BC (ou AD): componente horizontal (no eixo x) do vetor AC.

Isso ocorre com qualquer vetor em um plano. Se o vetor estiver em um espaço tridimensional, serão três componentes, em x, y e z, no espaço cartesiano. As componentes de um vetor também são chamadas de projeções deste vetor, nos respectivos planos cartesianos.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/grandeza-vetorial/

Quais as principais características de uma grandeza vetorial?

Portanto, uma grandeza vetorial se caracteriza por quatro elementos: significado físico, valor numérico (módulo), direção e sentido. É o que acontece, por exemplo, com velocidade, força, aceleração, etc.. Notamos que o significado físico é aquilo que a grandeza representa dentro da Física.

Quais as características das grandezas escalares e vetoriais?

As grandezas podem ser divididas em dois tipos: Grandezas escalares: Necessitam apenas do valor numérico (módulo) para serem compreendidas. Exemplos: massa, temperatura, distância, área, volume, tempo, etc. Grandezas vetoriais: Além do módulo, necessitam da direção e do sentido para serem compreendidas.

Quais são as grandezas vetoriais?

A partir dos vetores (setas) que representam as forças F1 e F2, podemos dizer que o movimento é horizontal, para a direita e que F1 > F2. Força, velocidade, aceleração, etc., são exemplos de grandezas vetoriais. As operações envolvendo esse tipo de grandeza são chamadas de vetoriais.

Quais são as características de uma grandeza escalar?

Grandezas escalares são aquelas que podem ser escritas na forma de um número, seguido de uma unidade de medida. Em outras palavras, elas são completamente definidas se soubermos o seu valor, também chamado de módulo, e a forma como ela é medida.