数学は物理学の言語です。これにより、私たちの周りの世界を定量的に表現することができます。力学（エネルギー、質量、時間）については、2種類の量を利用して、アイデアを数値で表現できます。 2つの形式は、ベクトルとスカラーとして知られています。
物理学の世界のすべての物理量は、スカラーまたはベクトルのいずれかです。スカラーとベクトル量は、物理学と数学の両方で使用されます。
スカラー対ベクトル
物理学を扱う場合、さまざまな種類の測定ツールがあります。スカラーとベクトルは、それらの測定ツールの1つです。
スカラーまたはスカラー量は、大きさのみを持つ量です。このスカラー量を理解するには、まず、マグニチュードという用語を理解する必要があります。
大きさは、オブジェクトのサイズ、オブジェクトの速度、またはオブジェクトの重量を指します。数値で書き留めることができる量です。
ベクトルは、大きさと方向の両方を持つ量の測定ツールであり、量が大きさと方向の両方を持っている場合、それはベクトル量であると言えます。
ベクターは19世紀後半まで現在の形で開発されていませんでした。アイルランドの物理学者ウィリアム・ローワン・ハミルトン」は、ベクターの概念の発明を担当した人物です。
スカラーとベクトルの比較表（表形式）
| 比較のパラメータ | スカラー | ベクター |
|---|---|---|
| 意味 | スカラーには大きさしかありませんが、方向性はありません | ベクトルには大きさと方向の両方があります |
| 問題 | これらの助けを借りて、一次元の問題だけを解決することができます。多次元の問題になると、それは役に立ちません | このツールを使用すると、多次元の問題を解決できます |
| 変化する | 大きさを変えることでスカラー量を変えることができます | ベクトル量は、大きさと方向を変えることで変更できます。 |
| 自然 | ここでは、加算、減算、乗算、除算の簡単なルールを使用できます。スカラー品質は別のスカラー品質を分割できます | ベクトル量の場合、算術規則を使用して加算、減算、乗算、除算を操作することはできません。したがって、あるベクトルが別のベクトルを分割することはできません |
| 例 | 時間、速度、質量、面積、密度、仕事など | 変位、力、速度、加速度、運動量など |
スカラーとは何ですか？
材料科学では、スカラーまたはスカラー量は物理量です。方向に依存しません。
スカラーは、1次元の量を表現するために使用されます。
その大きさによって完全に定義される物理量。スカラーの例には、距離、密度、速度、エネルギー、質量が含まれ、時間はスカラー量と呼ばれます。
私たちの日常生活で最も使用されるスカラー量は、温度と速度です。
キッチンで食事を準備したり、農場で作物を栽培したりする場合、温度は非常に重要な役割を果たします。温度は大きさしかないため、スカラー量です。
ベクターとは何ですか？
これで、方向だけでなく大きさもある物理量であるベクトルの定義を理解できました。それは矢印で表され、この矢印の方向は数量の方向と同じです。
ベクトルの大きさが1の場合、ベクトルは単位ベクトルと呼ばれ、この単位ベクトルを使用して方向が定義されます。
ベクトルには方向と大きさがありますが、位置はありません。すべてのベクトル単位を計算するには、ベクトルが必要なので、この用語を理解する必要があります。
ベクターは、私たちの日常生活でオブジェクトや個人を見つけるために使用されています。ニュートンの第1法則、第2法則、および第3法則は、ベクトルを使用しないと理解することさえできません。
バスケットボール、クリケット、野球ベクトルなどのスポーツでは、プレーヤーが使用します。プレーヤーはボールを投げるか、ある方向に角度を付けてターゲットを撃ちます。
ベクターは、発射体/弾道で、そしてジェットコースターを設計している間でさえ、軍事用途を持っています。
ベクトルをある角度だけ回転させると、ベクトルが変化します。
ベクトルは、その大きさと方向のために定義されます。したがって、大きさまたは方向のいずれかを少しでも変更する場合は、ベクトルを変更できます。したがって、ボールをある角度で回転させると、ボールの方向が変わり、ベクトルが変わったと言えます。
2次元および3次元空間でベクトルを定義できます。ベクトルのこの特性により、多次元問題はこれを使用して解決できます。
スカラーとベクトルの主な違い
結論
スカラーとベクトルの基本を理解し、これらの量が日常生活でどのように使用されているかを理解することは非常に重要です。
学部生向けの本では、スカラーとベクトル量の性質について簡単に説明しています。多くの学生にとって、簡単な説明は多くの混乱を招く可能性があります。
これで、スカラー量とベクトル量を区別できるようになりましたが、量にはベクトルとは見なされない大きさと方向の両方がある可能性があることにも注意する必要があります。
たとえば、電流と圧力は、大きさと方向を持ついくつかの物理量ですが、これらの量はベクトル加算の法則に従わないため、ベクトルとは見なされません。このように、電気の流れはスカラー量です。
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2006/03/004/meta
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/398877/
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- https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2829861
