Matematicko - fyzikálne tabuľky | Skaláry a vektory 2. 3/7 |
Rozklad vektora na zložky
Diferenciálne
a integrálne operácie s vektormi
Rozklad vektora na zložky
Vo fyzike často potrebujeme nahradiť jeden vektor dvoma alebo viacerými
vektormi, ktorých súčet predstavuje pôvodný vektor. Existuje však mnoho možností
rozkladu príslušného vektora na zložky. Rozklad sa stane jednoznačným,
keď predpíšeme nejaké vedľajšie podmienky. Často požadujeme, aby zložky
rozkladového vektora boli navzájom kolmé. Pre tento účel je výhodné
rozkladať vektor na zložky ležiace v osiach pravouhlej súradnicovej sústavy.
Uvažujme o pravouhlej súradnicovej sústave s osami X, Y, Z
a s
jednotkovými vektormi
v smere príslušných osí.
Nech vektor
má začiatok v začiatočnom bode O uvažovaného súradnicového
systému (Obr. 8). Keď zložky vektora
v smere súradnicových osí
označíme
potom môžeme písať
kde vx, vy a vz sú veľkosti jednotlivých zložiek (súradnice
vektora
).
Obr. 8: Rozklad vektora na zložky.
a | Na rozklad vektora pozrite aj aplet. |
Pre veľkosť vektora
platí
.
Smer vektora
môžeme vyjadriť pomocou
uhlov a, b,
g,
ktoré zviera vektor
s jednotkovými vektormi
.
Z obr. 8 pre jednotlivé uhly vyplývajú vzťahy (smerové kosíny)
Nech ax, ay, az, bx,
by, bz sú súradnice vektorova
v pravouhlom súradnicovom systéme, takže platí
a
.
Pre súčet resp. rozdiel vektorov
a
môžeme písať
kde
,
,
.
Podľa definície skalárneho súčinu pre jednotlivé vektory
platia vzťahy
Ak skalárny súčin dvoch vektorov
a
vyjadríme
pomocou ich zložiek, dostaneme
Pre vektorový súčin medzi jednotlivými vektormi
je možné písať vzťahy
Vektorový súčin vektorov
a
vyjadrených pomocou zložiek
je vektor
, pre ktorý platí
čo je možné vyjadriť aj pomocou determinantu
Diferenciálne
a integrálne operácie s vektormi
Nech vektora , ktorý
môže byť vyjadrený pomocou zložiek v pravouhlej súradnicovej sústave, je vektorovou
funkciou skalárnej premennej t.j.
.
Derivácia tohto vektora podľa skalárnej premennej t je vektor
ktorého
zložky sú rovné deriváciám zložiek vektora
.
Integrál
vektora
je vektor
ktorého
zložky sa rovnajú integrálom zložiek vektora
.
Nech vektory
sú vektorovými funkciami skalárnej premennej, t.j.
. Pre deriváciu skalárneho resp. vektorového súčinu vektorov
platia vzťahy
Ďalšie zdroje:
http://www.kf.elf.stuba.sk/~cerven
v časti domáce animácie si pozrite Rýchlokurz vektorov