Un vettore è una rappresentazione visiva di una grandezza fisica che ha sia grandezza che direzione. La fisica dei vettori è lo studio delle varie forze che agiscono per modificare la direzione e la velocità di un corpo in movimento. Gli strumenti matematici dell’analisi vettoriale forniscono un mezzo utile per osservare l’interazione delle forze naturali nell’universo fisico e per prevedere l’impatto che queste forze avranno sulla materia in movimento.
I vettori sono simboleggiati da frecce di lunghezza variabile. La lunghezza relativa di ciascuna freccia rappresenta la sua grandezza, che può essere la velocità o qualsiasi altra forza in grado di misurare. Ogni freccia ha una certa direzione, che è indicata su un piano cartesiano utilizzando gli assi geografici di Nord, Sud, Est e Ovest. La coda di ogni vettore parte dalle coordinate cartesiane di (0,0) e la posizione della testa o freccia ne denota la rispettiva direzione.
Gli strumenti dell’analisi vettoriale forniscono un mezzo per prevedere i cambiamenti risultanti sia nella grandezza che nella direzione di un corpo colpito da forze esterne. Ad esempio, un aereo diretto a nord a una velocità di 100 mph (160.93 km/h) alla fine subirà un cambiamento sia di velocità che di direzione se incontra un vento di 25 mph (40.23 km/h) da ovest. La direzione e la velocità risultanti del piano possono essere calcolate utilizzando vettori disegnati in scala.
L’analisi vettoriale e la risoluzione sono comunemente tracciate su un grafico dell’asse XY in modo che a ciascun vettore possa essere facilmente assegnata una direzione e assegnata una grandezza appropriata. L’analisi vettoriale viene condotta per determinare l’effetto risultante o netto su un corpo da una o più forze che agiscono per cambiarne il movimento e la direzione. La risoluzione dei problemi di fisica vettoriale può essere calcolata utilizzando vari metodi.
Semplici problemi di fisica vettoriale possono essere risolti costruendo un parallelogramma da ciascuno dei due distinti segmenti di linea tracciati su un piano cartesiano. Vengono aggiunte linee tratteggiate simili replicate da ciascuno dei vettori separati e viene disegnata una linea all’estremità opposta del parallelogramma costruito. La linea tracciata simboleggia la direzione e la grandezza risultanti del corpo su cui le altre forze hanno agito per cambiarne la direzione e la velocità.
La fisica dei vettori si occupa della relazione tra le forze che agiscono l’una sull’altra, siano essi grandi corpi in movimento o particelle che interagiscono tra loro a livello subatomico. La risoluzione di problemi vettoriali più complessi può essere risolta utilizzando equazioni matematiche algebriche o trigonometriche che calcolano l’addizione o il prodotto dei vari vettori. Una delle prime applicazioni dell’analisi vettoriale è stata il suo uso per descrivere con precisione la relazione tra le forze elettriche e magnetiche emanate, una componente centrale della teoria dell’elettromagnetismo, scoperta per la prima volta dal fisico scozzese James Maxwell Clerk nel XIX secolo.