Magnitude scalaire: en quoi elle consiste, caractéristiques et exemples

Une quantité scalaire est une quantité numérique dont la détermination ne nécessite que la connaissance de sa valeur par rapport à une certaine unité de mesure de la même espèce. Quelques exemples de grandeurs scalaires sont la distance, le temps, la masse, l'énergie et la charge électrique.

Les grandeurs scalaires sont généralement représentées par une lettre ou par le symbole de valeur absolue, par exemple A ou | A |. La magnitude d'un vecteur est une quantité scalaire et peut être obtenue mathématiquement par des méthodes algébriques.

De même, les quantités scalaires sont représentées graphiquement par une ligne droite d'une certaine longueur, sans direction spécifique, associée à un facteur d'échelle.

Quelle est une grandeur scalaire?

En physique, une grandeur scalaire est une grandeur physique représentée par une valeur numérique fixe et une unité de mesure standard, qui ne dépend pas du système de référence. Les grandeurs physiques sont des valeurs mathématiques liées aux propriétés physiques mesurables d'un objet ou d'un système physique.

Par exemple, si vous souhaitez obtenir la vitesse d'un véhicule, en km / h, il suffit de diviser la distance parcourue entre le temps écoulé. Les deux quantités sont des valeurs numériques accompagnées d'une unité. La vitesse est donc une quantité physique scalaire. Un scalaire de grandeur physique est la valeur numérique d'une propriété physique mesurable sans direction ni sens spécifique.

Toutes les grandeurs physiques ne sont pas des grandeurs scalaires, certaines sont exprimées à l'aide d'un vecteur qui a une valeur, une direction et un sens numériques. Par exemple, si vous souhaitez obtenir la vitesse du véhicule, vous devez déterminer les déplacements effectués pendant le temps écoulé.

Ces déplacements sont caractérisés par une valeur numérique, une direction et un sens spécifique. Par conséquent, la vitesse du véhicule est une grandeur physique vectorielle ainsi que le déplacement.

Caractéristiques d'une magnitude scalaire

-Il est décrit avec une valeur numérique.

-Les opérations avec des grandeurs scalaires sont régies par les méthodes de l'algèbre de base telles que l'addition, la soustraction, la multiplication et la division.

-La variation d'une grandeur scalaire ne dépend que de la modification de sa valeur numérique.

-Il est représenté graphiquement avec un segment ayant une valeur spécifique associée à une échelle de mesure.

-Le champ scalaire permet de déterminer la valeur numérique d'une grandeur physique scalaire en chaque point de l'espace physique.

Produit scalaire

Le produit scalaire est le produit de deux grandeurs vectorielles multipliées par le cosinus de l'angle θ qu'elles forment l'une avec l'autre. Lorsque le produit scalaire de deux vecteurs est calculé, le résultat obtenu est une quantité scalaire.

Le produit scalaire de deux magnitudes vectorielles a et b est :

ab = | a || b | . cosθ = ab.cos θ

a = est la valeur absolue du vecteur a

b = valeur absolue du vecteur b

Champ scalaire

Un champ scalaire est défini en associant une quantité scalaire en chaque point de l'espace ou de la région. En d'autres termes, le champ scalaire est une fonction qui affiche une position pour chaque quantité scalaire dans l'espace.

Quelques exemples de champ scalaire sont: la température en un instant dans le temps à la surface de la Terre, la carte topographique, le champ de pression d’un gaz, la densité de charge et le potentiel électrique. Lorsque le champ scalaire ne dépend pas du temps, il est appelé champ stationnaire

En représentant graphiquement l'ensemble des points du champ qui ont la même grandeur scalaire, les surfaces équipotentielles sont formées. Par exemple, les surfaces équipotentielles des charges électriques ponctuelles sont des surfaces sphériques concentriques centrées sur la charge. Lorsqu'une charge électrique se déplace autour de la surface, le potentiel électrique est constant en chaque point de la surface.

Exemples de grandeurs scalaires

Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de grandeurs scalaires qui sont des propriétés physiques de la nature.

La température

C'est l'énergie cinétique moyenne des particules d'un objet. Il est mesuré avec un thermomètre et les valeurs obtenues lors de la mesure sont des quantités scalaires associées à la température ou à la température d'un objet.

Messe

Pour obtenir la masse d'un corps ou d'un objet, vous devez compter le nombre de particules d'atome, de molécules que vous possédez ou mesurer la quantité de matière que l'objet intègre. Une valeur de masse peut être obtenue en pesant l'objet avec une balance et il n'est pas nécessaire d'établir l'orientation du corps pour mesurer sa masse.

Le temps

Les grandeurs scalaires sont principalement liées au temps. Par exemple, la mesure en années, mois, semaines, jours, heures, minutes, secondes, millisecondes et microsecondes. Le temps n'a aucune direction ni sens de l'orientation.

Volume

Il est associé à l'espace tridimensionnel occupé par un corps ou une substance. Il peut être mesuré en litres, millilitres, centimètres cubes, décimètres cubes parmi d'autres unités et est une quantité scalaire.

La vitesse

La mesure de la vitesse d'un objet en kilomètres par heure est une quantité scalaire, il suffit d'établir la valeur numérique du trajet de l'objet en fonction du temps écoulé.

Charge électrique

Les protons et les neutrons des particules subatomiques ont une charge électrique qui se manifeste par la force électrique d'attraction et de répulsion. Les atomes dans leur état neutre ont une charge électrique nulle, c'est-à-dire qu'ils ont la même valeur numérique de protons que de neutrons.

Énergie

L'énergie est une mesure qui caractérise la capacité d'un corps à effectuer un travail. Selon le premier principe de la thermodynamique, il est établi que l’énergie dans l’univers reste constante, qu’elle ne soit ni créée ni détruite, mais transformée en d’autres formes d’énergie.

Potentiel électrique

Le potentiel électrique en tout point de l’espace est l’énergie potentielle électrique par unité de charge, représentée par les surfaces équipotentielles. L'énergie potentielle et la charge électrique sont des quantités scalaires. Le potentiel électrique est donc une quantité scalaire et dépend de la valeur de la charge et du champ électrique.

La densité

C'est la mesure de la quantité de masse d'un corps, de particules ou de substances dans un certain espace et est exprimée en unités de masse par unités de volume. La valeur numérique de la densité est obtenue, mathématiquement, en divisant la masse par le volume.