Вход через социальные сети

Термины и понятия. Векторная система обозначений

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
scientist Eurax | Buy Cream Online


Looking for a eurax? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- paleanglodvo 1 27.04.2017 at 08:20 by paleanglodvo
scientist Protonix | Buy Pantoprazole 40 Mg


Looking for a protonix? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 1 27.04.2017 at 06:54 by produtobutteryzt
scientist Zyprexa | Buy Medication


Looking for a zyprexa? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 1 27.04.2017 at 05:34 by produtobutteryzt
scientist Biaxin | Where Can I Buy


Looking for a biaxin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 1 27.04.2017 at 05:23 by sprucewoodcheckmn
scientist Abilify | Where Can I Buy


Looking for a abilify? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- paleanglodvo 1 27.04.2017 at 02:40 by paleanglodvo
scientist Bactrim | Purchase


Looking for a bactrim? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 1 27.04.2017 at 02:21 by sprucewoodcheckmn
scientist Cleocin | Purchase Clindamycin Phosphate Gel


Looking for a cleocin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 1 27.04.2017 at 01:17 by sprucewoodcheckmn
scientist Nitrofurantoin | Purchase Monohydrate


Looking for a nitrofurantoin? Not a problem!

Guaranteed...

- groanstrawln 1 26.04.2017 at 23:45 by groanstrawln
scientist Zestoretic | Purchase Hydrochlorothiazide


Looking for a zestoretic? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- groanstrawln 1 26.04.2017 at 23:45 by groanstrawln
scientist Tramadol | Order For My Dog


Looking for a tramadol? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- paleanglodvo 2 26.04.2017 at 23:44 by paleanglodvo
scientist Dilantin | Purchase And Pregnancy


Looking for a dilantin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 1 26.04.2017 at 23:42 by produtobutteryzt
scientist Indocin | Buy 75 Mg


Looking for a indocin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 1 26.04.2017 at 22:29 by produtobutteryzt
scientist Zyvox | Id Buy


Looking for a zyvox? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 1 26.04.2017 at 20:39 by sprucewoodcheckmn
scientist Chloromycetin | Purchase


Looking for a chloromycetin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- paleanglodvo 2 26.04.2017 at 17:12 by paleanglodvo
scientist Lynoral | Purchase Directions


Looking for a lynoral? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 2 26.04.2017 at 14:32 by sprucewoodcheckmn
scientist Metformin | Purchase Er 500Mg


Looking for a metformin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- paleanglodvo 4 26.04.2017 at 13:26 by paleanglodvo
scientist Aricept | Buy From Canada


Looking for a aricept? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 2 26.04.2017 at 10:30 by sprucewoodcheckmn
scientist Prozac | Can You Buy Uk


Looking for a prozac? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- groanstrawln 3 26.04.2017 at 09:23 by groanstrawln
scientist Toradol | Buy Shot


Looking for a toradol? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 2 26.04.2017 at 09:09 by sprucewoodcheckmn
scientist Abilify | Purchase Medication


Looking for a abilify? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 5 26.04.2017 at 06:42 by produtobutteryzt
scientist Paxil | Order Online Cheap


Looking for a paxil? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 4 26.04.2017 at 06:38 by sprucewoodcheckmn
scientist Alprazolam | Buy Online Overnight Delivery


Looking for a alprazolam? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- groanstrawln 2 26.04.2017 at 05:35 by groanstrawln
scientist Abilify | Buy Australia


Looking for a abilify? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- produtobutteryzt 3 26.04.2017 at 05:32 by produtobutteryzt
scientist Tretinoin | Buy Powder


Looking for a tretinoin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 3 26.04.2017 at 04:01 by sprucewoodcheckmn
scientist Celexa | Buys Male Enhancement


Looking for a celexa? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- sprucewoodcheckmn 4 26.04.2017 at 02:32 by sprucewoodcheckmn
  • 311страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 292страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Сила тока смещения

Здравствуйте. Проверьте пожалуйста задачу, т.к. ответов нет.

Условие: Покажите, что сила...

1 / - Vitaliy.Super.1991 32 25.04.2017 at 21:53 by zykov
Что входит в свет кроме фотонов?

Что входит в свет кроме фотонов?

То, что свет состоит из фотонов - это ясно. Я что ещё...

27 / - sopov.48 1 194 18.04.2017 at 11:17 by zykov
Задача по динамике

Добрый день! Возникли  некоторые трудности при решении следующей задачи. 

...

9 / - finikiya 869 06.04.2017 at 11:59 by finikiya
Будьте добры. Помогите с задачей. Очень нужна помощь.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением отдает в нагрузку мощность Р2н=8,17кВт....

- rovazun 226 24.03.2017 at 00:55 by rovazun
Физический смысл энтропии

Физический смысл энтропии. В чём он?

В книге “Куда течёт река времени”( И. Новиков),...

16 / - guzir 2 013 20.03.2017 at 14:12 by vipakoz
Формула расхода воды от давления и диаметра
Уважаемые формучане!

Буду очень признателен, eсли вы подскажете формулу для расчета...
103 / - And187 474 494 16.03.2017 at 16:14 by xopreninoff.a
Вопрос по СТО

В своей работе «К электродинамике движущихся тел» А. Эйнштейн.
Делал следующее...

17 / - marta4244641 2 749 10.03.2017 at 15:00 by vipakoz
Задача по физике.Раздел: закон электромагнитной индукции Фарадея.Правило Ленца.

Здравствуйте! Помогите пожалуйста решить задачу по физике, а то уже замучился... Раздел: Закон...

2 / - Vitaliy.Super.1991 644 02.03.2017 at 04:07 by Vitaliy.Super.1991
Температура пустоты

Ранее поднимался вопрос о температуре вакуума, но там спор ушел в погрешности измерителей и...

24 / - angolez 3 209 20.02.2017 at 21:15 by штирлиц
Опыт Резерфорда

День добрый....

Столкнулся с такой ситуацией, помогите разобраться.

Есть опыт...

12 / - Студентс 1 753 19.02.2017 at 00:22 by zykov
Атом

 Доброго времени суток, тему про свет закрыли (я так понимаю), и оно впринцыпе правильно, т.к....

58 / - Студентс 3 867 16.02.2017 at 17:49 by 12d3
Понимание света

Свет- это Волны ...

Может ли быть волна без вещества ?

38 / - Студентс 3 241 15.02.2017 at 06:35 by dust1939
Понимание атома

Что в итоге получится, если мы возьмём железный прут и пустим по нему постоянный ток, станет ли...

2 / - Студентс 692 12.02.2017 at 00:37 by Студентс
Расчет напора для определенной температуры в трубопроводе с насосом.

Добрый день, форумчане.

Прошу помочь с вычислением

Дается труба, 100 м,...

- kheoleg 603 06.02.2017 at 13:32 by kheoleg
Сопло Лаваля

Увеличивает ли сопло Лаваля тягу реактивного движителя?

35 / - Anik 4 340 05.02.2017 at 21:42 by zykov
Парадокс Гиббса. Обоснование статистической физики

Можно ли считать операциональное объяснение парадокса Гиббса окончательным?

Каковы...

3 / - magnus-crank 1 686 03.02.2017 at 20:16 by peregoudov
Помогите понять что такое напряжение в электрике углубленно

Здравствуйте.
Я почти ничего не понимаю в электрике и решил понять наконец азы...

4 / - GuitarFan 1 666 30.01.2017 at 18:57 by штирлиц
Замечание к выводу преобразований Лоренца.

Свет пройдет до точки А в системе К за время t т к точка неподвижна, а система К' движется в том...

- romanov59 509 28.01.2017 at 15:17 by romanov59
Инжекторный насос

Как закачать воду в паровой котёл, используя давление пара в котле?

21 / - Anik 3 307 26.01.2017 at 06:47 by Anik
Квантовая запутанность и передача информации
Приветствую всех.
Увидев недавно в новостях очередное исследование о квантовой запутанности...
34 / - Дмитрий40 7 937 12.01.2017 at 16:15 by vipakoz
Квантовая запутанность и передача информации

Добрый день!

Прошу сразу, ссаными тряпками не гнать за орфографию или безграммотность в...

10 / - mw-rn7 1 979 12.01.2017 at 13:26 by vipakoz
Соотношения Крамерса-Кронига

Здравствуйте. У меня возникла проблема в применение на практике соотношения Крамерса-Кронига....

- igor.galushka.90 628 08.01.2017 at 17:16 by igor.galushka.90
Нужна помощь

Необходимо определить длинну пробега бета-частицы в алюминии, этиловом спирте и олово при...

1 / - yulya.baravaya 769 08.01.2017 at 01:31 by zykov
Нужная длина волны из двух ненужных.

С Новым Годом, уважаемые обитатели форума!

Подскажите пожалуйста, что будет в ...

5 / - levonti.m 1 329 06.01.2017 at 12:10 by folk
движение против потока

Самоходная баржа Ивана Кулибина движется против потока благодаря завезенному против течения на...

3 / - igmatsem 993 03.01.2017 at 09:59 by dust1939
  • 292страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
18.08.2014, 04:34
adminus
0 up down

Термины и понятия. Векторная система обозначений

ГЛАВА 2


ВЕКТОРЫ

2.1. Термины и понятия. Векторная система обозначений

Терминология является существенной составной частью всякой научной теории. Трудно выразить сложные и абстрактные понятия на языке, не имеющем слов, соответствующих этим понятиям. Поэтому для выражения новых научных понятий создаются и вводятся в язык науки новые термины; многие из них образуются от корней слов классического греческого или латинского языка. Новый термин может приобрести «права гражданства» сразу во многих современных языках, если он удовлетворяет потребностям научного общения. Таким образом, русскому слову вектор соответствует английское vector, французское vecteur и немецкое Vektor. Вектором называется количественная характеристика, имеющая не только числовую величину, но и направление. Этот смысл слова «вектор» представляет собой обобщение его прежнего, ныне устаревшего значения в астрономии, где вектором назывался воображаемый прямолинейный отрезок, соединяющий планету, обращающуюся вокруг центра или фокуса эллипса, с этим центром или фокусом.

Система обозначений входит составной частью в математический язык и поэтому является важной принадлежностью математики. Векторная система обозначений имеет два существенных преимущества.

1. Формулировки физических законов в векторной форме не зависят от выбора осей координат. Векторная система обозначений, представляет собой такой язык, в котором формулировки имеют физическое содержание даже без введения системы координат.

2. Векторная система обозначений является компактной. Мно
гие физические законы выражаются через векторные величины в простой и обозримой форме, которая не сохраняется при выражении их через проекции этих величин в какой-либо системе координат.

Мы будем выражать законы физики в векторной форме, где это возможно, хотя при решении задач мы чаще всего предпочитаем оперировать с определенной системой координат. Некоторые более сложные законы, которые нельзя выразить в векторной форме, могут быть сформулированы в виде тензорных соотношений. Тензор представляет собой ' обобщение вектора, включающее вектор как частный случай. Векторный анализ в его современном виде является главным образом результатом относящихся к концу девятнадцатого столетия работ Джошуа Вилларда Гиббса и Оливера Хевисайда.

Единичным вектором называется вектор, абсолютная величина которого равна единице *). Единичный вектор в направлении A


Рис. 2.1. а) Вектор r выражает положение точки Р относительно другой точки О как начала отсчета. б) Вектор -r равен по величине, но противоположен по направлению вектору r. в) Вектор 0,6 r имеет то же направление, что и вектор r, а его абсолютная величина равна 0,6 r. г) Вектор r—это единичный вектор в направлении r. Заметьте, что r = rr.

пишется со значком ^ : Â читается, как «единичный вектор направления A» или «A с шапочкой». Эти правила обозначения можно кратко выразить следующим тождеством:

A≡AÂ (1)

Применимость векторов для удобства выражения физических соотношений в значительной степени основывается на геометрии Евклида. При выражении физических законов в векторной форме обычно предполагают, что выполняются все положения евклидовой геометрии. Если же геометрия пространства не является евклидовой, то операция сложения двух векторов может оказаться непростой и неоднозначной. Для пространства, обладающего кривизной, существует более общий математический язык — это метрическая дифференциальная геометрия, язык общей теории относительности, т. е. той области физики, в которой евклидову геометрию уже нельзя считать достаточно точной.

Мы говорили, что вектор — это количественная характеристика, имеющая не только числовую величину, но и направление. Это свойство совершенно не связано с какой-либо конкретной системой координат *). Однако мы увидим, что не все величины, имеющие числовое значение и направление, обязательно являются векторами.

По определению скаляром называется такая величина, которая не имеет направления и имеет числовое значение, не зависящее от системы координат. Например, абсолютная величина вектора представляет собой скаляр. Координата х неподвижной точки — не скаляр, потому что величина координаты х зависит от направления, выбранного для оси х. Температура Т — это скаляр, скорость v — это вектор.

Равенство векторов. По определению два вектора А и В равны, если они имеют одинаковую абсолютную величину и одинаковое направление. Не обязательно, чтобы начальная точка вектора была закреплена, хотя вектором может быть обозначена величина, относящаяся и к определенной точке пространства.


Рис. 2.2. а) Вектор А. б) Вектор В. в) Векторная сумма А+В. г) Векторная сумма В+А равна А+В

Можно сравнивать два вектора, даже если они выражают физические величины, определенные в разных точках пространства и в разные моменты времени. Если бы мы не могли удостовериться на основании опыта, что можно считать пространство неискривленным (за исключением, может быть, тех случаев, когда речь идет об огромных космических расстояниях), то результат сравнения двух векторов, имеющих различные начальные точки, возможно, оказался бы неоднозначным (см. «Математическое дополнение 1» в конце этой главы).

Сложение векторов. Сумма двух векторов А и В определяется согласно геометрическому построению, показанному на рис. 2.2. Это построение часто называется законом сложения векторов по правилу параллелограмма. Для определения суммы А+ В вектор В переносится параллельно самому себе таким образом, чтобы его начальная точка совпала с конечной точкой вектора А. Вектор, проведенный от начальной точки А к конечной точке вектора В,— это сумма векторов А+В. Из рис. 2.2, в и г следует, что А+В= В+А, т. е. что сложение векторов коммутативно.

Вычитание векторов определяется, как показано на рис. 2.3 и 2.4.

Сложение векторов удовлетворяет соотношению А+(В+С)=(А+В)+С, так что можно сказать, что сложение векторов ассоциативно, т. е. для него выполняется сочетательный закон. Сумма конечного числа векторов не зависит от порядка, в котором они складываются. Если А-В=С, то, прибавляя к обеим частям равенства по В, мы получаем А=В+С Во всех случаях можно оперировать с суммами и разностями векторов так, как если бы это были числа. Если k — скаляр, то

k(A+B)=kA+kB, (2)

так что можно сказать, что умножение вектора на скаляр дистрибутивно, т. е. для него выполняется распределительный закон.


Рис. 2.3. Векторы В и -В.
Рис. 2.4. Образование разности А-В; вычитание векторов.
Рис. 2.5. Сумма трех векторов: А+В+С. Проверьте самостоятельно, что эта сумма равна В+А+С.

Когда физическая величина может быть выражена вектором? Мы ввели векторную систему обозначений для описания перемещений в пространстве, не обладающем кривизной. Помимо перемещений, имеются другие физические величины, подчиняющиеся тем же законам преобразования и обладающие теми же свойствами инвариантности, что и перемещения. Такие величины также можно выразить векторами. Чтобы величина выражалась вектором, она должна удовлетворять следующим двум условиям:

1. Для нее должен соблюдаться закон сложения по правилу
параллелограмма.

2. Ее абсолютная величина и направление не должны зависеть
от выбора системы координат.

Дифференцирование векторов. Скорость материальной точки v — вектор, ускорение а также является вектором. Скорость — это характеристика изменения положения материальной точки со временем. Положение материальной точки в любой момент времени t можно определить с помощью вектора r(t), который соединяет с данной точкой определенную неподвижную точку О, называемую началом отсчета. С течением времени материальная точка движется, а вектор, характеризующий ее положение, изменяется по направ.лению и по величине (рис. 2.6). Разность между r(t2) и r(t1) — это разность двух векторов:

Δr=r(t2)-r(t1), (3)


и она сама является вектором. Если вектор г можно рассматривать как функцию (векторную функцию) одной скалярной переменной t, то значение Δr будет полностью определено, когда известны оба значения t1 и t2. Так, на рис. 2.7,а Δr —это хорда P1P2. Отношение

Δr
Δt

является вектором, коллинеарным с хордой P1P2 (рис. 2.7,б), но увеличенным по сравнению с нею в 1/Δt раз. Если Δt стремится к нулю, то Р2 приближается к Р1, а хордВектор


Рис. 2.6. а) Положение Р1 материальной точки относительно фиксированного начала отсчета задается в момент времени t1 вектором г(t1). б) К моменту t, материальная точка достигла положения Р2. в) Вектор Δr представляет собой разность между r(t2) и r (t1).

а Р1Р2 в пределе стремится к касательной в точке Р1. Тогда вектор Δr/Δt стремится к dr/dt, вектору, направленному по касательной к кривой в точке Р1 в ту же сторону, в которую увеличивается вдоль кривой переменная t.


(4)

Рис. 2.7. а) Δr — это хорда, соединяющая точки Р1 и Р2 траектории, описываемой данной материальной точкой, б) Если t2-t1 = Δt→0, то вектор Δr/Δt, коллинеарный с хордой Р1Р2, стремится к вектору скорости dr/dt, коллинеарному с касательной к траектории в точке P1,.

называется производной по времени от r. По определению скорость материальной точки равна v(t)≡dr/dt (5)

Абсолютная величина υ=|v| вектора скорости называется числовым значением скорости материальной точки. Числовое значение скорости — скаляр. Ускорение тоже представляет собой вектор; оно связано со скоростью v точно так же, как v связана с г. Отсюда следует такое определение ускорения:

a≡dv/dt≡d2r/dt2 Diablo

Рассмотрим движущуюся материальную точку. Положение ее в любой момент времени t задается радиусом-вектором r(t). Мы можем написать:

r(t) = r(t)r(t),(7)

где скаляр r(t) — это длина радиуса-вектора, a r(t) — единичный вектор направления r. Согласно определению производной вектора r(t) она равна

Преобразуем числитель дроби и получим следующее выражение:



В пределе при Δt→0 пренебрегаем последним слагаемым в правой части и получаем



Это пример применения общего правила дифференцирования произведения скаляра a(t) на вектор b(t):



Второе слагаемое в правой части уравнения (10) выражает изменение направления вектора r; первое слагаемое обусловлено изменением длины r .зтого вектора.

Пример. Круговое движение. Этот пример исключительно важен! Наша цель — получить точные выражения для векторов скорости и ускорения материальной точки, движущейся с постоянной по абсолютной величине скоростью по круговой траектории постоянного радиуса г. Круговую траекторию можно описать таким уравнением:



в котором абсолютная величина r постоянна, а единичный вектор вращается относительно начала отсчета с постоянной скоростью. Выразим такой единичный вектор следующим образом:



где и — взаимно перпендикулярные постоянные единичные векторы, а ω — постоянная величина, называемая угловой частотой или угловой скоростью движения. Эта величина измеряется в радианах на единицу времени. Вектор ^r вращается против часовой стрелки, если величина со положительна, и за время t поворачивается на угол ωt радиан относительно направления х. Напомним, что в 360° содержится 2π радиан. Эти утверждения относительно единичного

вектора r непосредственно следуют из определений тригонометрических функций косинуса и синуса. Заметим, что при t=0 единичный вектор г направлен вдоль оси х. В качестве иллюстрации возьмем такое значение времени, для которого радиан, т. е. угол равен 45°. Мы знаем, что , так что в этом случае т. е. приединичный вектор г направлен относительно оси х под углом 45°, отсчитанным против часовой стрелки. В более позд­ний момент времени, для которого уголрадиан (т. е. 90°), мы получим, так что (15) Теперь единичный вектор направлен по оси у. Для того чтобы получить значение вектора скорости материаль­ной точки, движущейся по окружности, мы используем формулу (10), но при этом, так как радиус г окружности постоянен. Тогда из (12) и (13) следует: Определим производные от синуса и косинуса. Вспомним из курса математического анализа, что Если эти формулы не были известны вам ранее, попробуйте их вы­вести *).
С помощью формул (17) и (18) можно переписать равенство (16) в следующем виде: Абсолютная величина скорости равна ωr. В этом можно убедиться, вычислив υ2 (используя определение скалярного произведения векторов, данное ниже в уравнении (28), а также равенство х-у=0): υ2=v•v=ω2r2(-sin ωt•x+cos ωt•y)•(-sin ωt•x+cos ωt•y)=ω2r2(sin2 ωt +cos2 ωt)=ω2r2 (20) З υ=ωr (21) десь мы использовали тождество sin2a+cos2a≡1. Таким образом, получен важный результат, согласно которому числовое значение скорости материальной точки при равномерном круговом движении равно Ускорение при круговом движении можно найти, продифференцировав по t правую часть формулы (19): a=ω2r(cos ωt•x+sin ωt•y)=-ω2r (23) Рис. 2.8. Материальная точка движется по окружности единичного радиуса с угловой скоростью со. Скорость материальной точки определяется по формуле (19), а ее ускорение — по формуле (22). Сравнивая этот результат с (12) и (13), мы видим, что правая часть равенства (22) равна — ω2r Следовательно, числовое значение ускорения при равномерном круговом движении равно a=ω2r, (24) причем ускорение направлено, как —г, т. е. к центру круга. Подставив из (21) υ=ωr, перепишем (24) в таком виде: Это ускорение называется центростремительным ускорением, известным вам из курса физики средней школы. Угловая частота со связана простой зависимостью с обычной частотой f. Согласно уравнению (13) вектор ^r описывает за единицу времени угол в ω радиан, т. е. числовое значение со равняется выраженной в радианах величине угла, описанного за единицу времени. Но обычная частота f по определению равна числу оборотов, совершенных за единицу времени. Поскольку при одном обороте
описывается полный угол, равный 2π радиан, получаем 2πf=ω (27) Период кругового движения Т определяется как время, в тече­ние которого совершается один оборот. Из уравнения (13) видно, что один оборот совершается за такое время Т, чтоили Для иллюстрации приведем числовой пример, в котором частота f равна 60 об/сек. Тогда период равен а угловая частота ω=2πf≈378 рад/сек Если радиус окружности равен 10 см, то линейная скорость движе­ния равна υ=ωr≈387•10≈3,8•103 (см/сек) Ускорение в любой точке этой траектории равно a=ω2r≈(3,8•102)2•10≈1,45•106 (см/сек2) В гл. 3 рассматривается числовой пример, который показывает, что точка, находящаяся на поверхности Земли на ее экваторе, имеет ускорение около 3,4 см/сек2 вследствие вращения Земли вокруг оси. Из определений r, v и а следует, что все эти величины являются векторами. Сила F, напряженность электрического поля Е и индук­ция магнитного поля В также являются векторами; чтобы доказать это, мы должны на основании опытных данных убедиться, что они обладают свойствами, необходимыми для векторов. Опыт показывает, что сила F = Ma, где масса М — постоянный скаляр *). Поскольку а — это вектор, сила тоже должна быть век­тором. Напряженность электрического поля определяется как сила, которая действует на неподвижную частицу с единичным зарядом, находящуюся в электрическом поле; таким образом, и напряжен­ность электрического поля Е должна быть вектором. Опытным путем установлено, что магнитные поля складываются по закону сложения векторов: совместное действие полей с магнитной индукцией B1 и В2 *) Если масса М не постоянна, то
в точности равносильно действию одного магнитного поля с индукцией B12, т.е. индукция магнитного поля В также является вектором.

Не все величины, которые имеют числовое значение и направление, обязательно являются векторами. Например, повороту твердого тела вокруг определенной оси, неподвижной в пространстве,


Рис. 2.9. а) Исходное положение книги, б) Положение книги после поворота на π/2 радиан вокруг оси 1. в) Положение книги после последующего поворота на я/2 радиан вокруг оси 2. 1 — передняя часть обложки; 2 — задняя часть обложки.

можно приписать как числовое значение (величина угла поворота), так и направление (направление оси). Однако два таких поворота не складываются согласно закону сложения векторов, если только углы поворота не являются бесконечно малыми. Это легко видеть, когда две оси перпендикулярны друг к другу, а оба угла поворота


Рис. 2.10. а) Исходное положение книги/ б) Положение книги после поворота на π/2 радиан вокруг оси 2. в) Положение книги после последующего поворота на π/2 радиан вокруг оси 1.
отличается от ориентации на рис. 2.9, в. Очевидно, что для этих поворотов не выполняется закон коммутативности сложения. Повороты на конечный угол нельзя выразить векторами, хотя их можно охарактеризовать числовым значением и направлением.




*) Установим следующие правила применения векторной системы обозначений. Векторная величина обозначается буквой со стрелкой над ней . В печати обозначения векторов обычно набираются жирным шрифтом. Абсолютная величина вектора печатается курсивом: А — это абсолютная величина вектора . Вместо А пишут также ||.

*) Мы предполагаем, что всегда можно точно указать направление вектора. В некоторых случаях мы можем определить это направление относительно лаборатории, в других — относительно неподвижных звезд.

*) Производная от sin t no t определяется обычным способом, т. е. где мы используем известное тригонометрическое тождество: Но из геометрических определений косинуса и синуса очевидно, что Подставляя эти результаты в формулу, полученную выше, имеем Аналогичным способом читатель может получить формулу (18) для d/dt cos t.