¿Es la fuerza de gravedad un escalar o un vector?

La fuerza gravitacional, como cualquier fuerza, es un vector.

El campo gravitacional es en realidad un campo tensorial. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones comunes, la teoría de la relatividad solo contribuye con una pequeña corrección y puede ignorarse con seguridad. Lo que significa que la mayoría de los componentes de este campo tensor son tan pequeños que contribuyen muy poco al movimiento de una partícula de prueba. El único término que sigue siendo relevante, entonces, es un componente de ese campo tensor, que se comportará (aproximadamente) como un campo escalar.

El gradiente de ese campo escalar es, de hecho, la aceleración gravitacional. Multiplicado por la masa de una partícula de prueba, produce la fuerza (vector) sobre esa partícula.

En términos de las ecuaciones más relevantes que utilizan el lenguaje de cálculo vectorial, el campo gravitacional (no relativista) [matemática] \ phi [/ matemática] es la solución a la ecuación de Poisson para la gravedad, [matemática] \ nabla ^ 2 \ phi = 4 \ pi G \ rho [/ math], donde [math] \ rho [/ math] es la densidad de masa y [math] G [/ math] es la constante de Newton. Cuando [math] \ rho [/ math] es un punto de masa [math] M [/ math], la solución se convierte en [math] \ phi = -GM / r [/ math], donde [math] r [/ matemática] es la distancia radial desde esa masa. La aceleración gravitacional de una partícula de prueba es [math] {\ mathbf a} = – {\ boldsymbol \ nabla} \ phi = -GM \ mathbf {r} / r ^ 3 [/ math] donde [math] \ mathbf {r } [/ math] es el vector que apunta desde la fuente a la partícula de prueba (es decir, [math] r = | {\ mathbf r} | [/ math]). La fuerza sobre una partícula de masa [math] m [/ math] viene dada por la segunda ley de Newton: [math] {\ mathbf F} = m {\ mathbf a} [/ math].

Si está mezclando vectores y cantidades escalares incorrectamente en una ecuación, eso está mal.

Si [math] F_g [/ math] se da como el componente vertical de la fuerza gravitacional, y lo usa como un vector, eso está mal.

Si solo estás haciendo mecánica newtoniana estándar, entonces la fuerza de gravedad es un vector. La fuerza siempre es un vector, porque siempre tiene una dirección en la que apunta. El potencial gravitacional es un campo escalar, lo que significa que solo tiene una magnitud en cualquier punto dado. Si durante sus estudios continúa con el cálculo vectorial, encontrará que dado un campo escalar que representa un potencial, siempre puede convertirlo en un campo de fuerza vectorial aplicando el operador grad o del , escrito como [math] \ nabla [/ math] y correspondiente, en coordenadas cartesianas tridimensionales, a [math] \ nabla = \ frac {\ partial} {\ partial \, x} \ mathbf {i} + \ frac {\ partial} {\ partial \, y} \ mathbf {j} + \ frac {\ partial} {\ partial \, z} \ mathbf {k} [/ math]. Si tiene un potencial [math] \ phi [/ math], entonces [math] \ mathbf {F} = \ nabla \ phi [/ math] le da, en cada punto del espacio, la dirección en la que [math] \ phi [/ math] está cambiando más rápidamente, y la tasa de ese cambio. Esto corresponde a la fuerza que sentiría una masa de prueba en ese punto.

No puedo ver claramente la imagen, por lo que mi respuesta se basa en la experiencia personal. Un vector en esta situación se define como algo, una fuerza, que tiene magnitud y dirección. La gravedad es una fuerza que tiene una magnitud y una dirección, hacia el centro de masa. A menos que la pregunta le pida específicamente que use solo la magnitud que trataría de recuperar puntos. La notación vectorial puede ser innecesaria, pero en mi opinión no está mal.

Un buen curso de acción puede ser preguntar educadamente a su instructor dónde se equivocó en su lógica. Esto les da la oportunidad de explicar su razonamiento sin acusarlos de estar equivocados. Desde aquí, puede explicar su pensamiento y, con suerte, recuperar sus puntos. Si, por cualquier razón, está equivocado, esta táctica también le salvará la cara, porque hace que parezca que está haciendo la pregunta para que no cometa el mismo error.

Eso depende de la pregunta que se haga. Si le pidieron que proporcionara la magnitud de la fuerza gravitacional que actúa sobre el objeto, entonces no respondió completamente la pregunta. Pero dado que ha proporcionado una imagen muy borrosa del problema, lo máximo que se puede hacer para responder a su pregunta es especular.

Es difícil de ver, pero si muestra el peso del objeto en su diagrama de cuerpo libre, entonces el peso es una fuerza y, por lo tanto, debe mostrarse como un vector que actúa directamente hacia abajo.

La fuerza de la gravedad es ciertamente un vector. No puedo ver exactamente lo que ha escrito en su respuesta, ya que el círculo del calificador lo oculta parcialmente, pero vale la pena preguntar por el punto solo en los principios generales.

AFAIK, la pregunta dice:

“Un esquiador con una masa de 75 kg comienza desde el descanso en la cima de la colina y luego comienza a deslizarse. La colina tiene una inclinación de 22 *. Si el coeficiente de fricción entre los esquís y la nieve es del 8% [o quizás del 9%, no puedo decirlo], ¿cuál es la aceleración del esquiador bajando por la pendiente? Utilice el FBD proporcionado “.

La pregunta no pide específicamente solo magnitud, aunque proporciona una dirección. Entonces, claro, pediría el punto.

Al calcular los componentes de la fuerza gravitacional perpendicular y paralela a la rampa, como lo está haciendo, debe trabajar con la magnitud de la fuerza gravitacional, que es un escalar. Si lo mantiene como un vector, está diciendo que los dos componentes apuntan en la misma dirección, lo que obviamente no es cierto.

La fuerza gravitacional es un vector, pero la fórmula que está usando solo depende de su magnitud

No puedo distinguir exactamente dónde has dibujado F g , pero estoy contigo en lo que respecta a llamarlo un vector. La fuerza, como la velocidad, el impulso y la aceleración, es una cantidad vectorial.

La dirección de F g (peso) no cambia. Siempre está derecho hacia abajo, y generalmente se dibuja con la cola en el centro de masa del objeto. De hecho, “abajo” se define por la dirección F g puntos. Su valor es m g . donde m es la masa del objeto yg es la aceleración debida a la gravedad.

Pero ten cuidado con las preguntas capciosas. Si se le pregunta por la magnitud del peso, es una cantidad escalar.

Como realmente no puedo leer la pregunta o tu respuesta en la foto, no estoy dispuesto a decir que tu maestro se equivocó.

La fuerza debida a la gravedad es un vector, como lo es cualquier otro tipo de fuerza. Tiene tanto magnitud (masa * aceleración de la gravedad) como dirección (hacia la Tierra). No tiene sentido decir que es un escalar porque la dirección sí importa

Bueno, la gravedad ciertamente tiene una dirección, por lo que es un vector. Y la dirección no es solo hacia abajo. Si piensas en la Ley de la Gravitación Universal de Newton, se mueve en muchas direcciones. La gravedad es una fuerza, y todas las fuerzas son vectores. Pero para ser honesto, un 95 no va a romper la calificación de nadie. Si tu maestro es terco e insiste, entonces trata con él y sigue adelante. No te estreses por más de 3 puntos.

Si no hubiera cantidades vectoriales involucradas, el ángulo de la pendiente sería información espuria. Claramente, el ángulo es muy importante porque la fuerza y ​​la aceleración son cantidades vectoriales. Si quisieras ser mocoso, podrías preguntarle al evaluador sobre la diferencia entre velocidad y velocidad “.

A veces puedes resolver problemas usando las leyes de Newton o consideraciones de energía. Una ventaja de usar energía es que es realmente un escalar y no tiene que preocuparse por los ángulos, pero los ángulos son esenciales para Newton.

Sin embargo, hay otra forma de ver esto. Como toda esa fuerza y ​​aceleración son vectores, la respuesta que ha escrito no es explícitamente una cantidad vectorial. Solo escribiste la magnitud. Ahora puede considerar ese punto crítico, pero usted fue el que pasó por la molestia de usar la notación vectorial y luego no seguirlo.

La fuerza gravitacional sobre un objeto se dirige hacia el centro de la Tierra en todos los puntos y sí, es un vector.

Para generalizar la noción, la Fuerza es una cantidad vectorial.

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