величина

единичный вектор

единичный вектор — из анатомии формул
4 формулы

Описание

Единичный вектор — это вектор, модуль которого в точности равен единице; он используется для указания направления без какого-либо вклада в величину. Обычно его обозначают с «крышкой» (например, r̂, θ̂, φ̂) и определяют как любой вектор, делённый на его собственную длину: v̂ = v/|v|. Единичные векторы образуют базис для построения систем координат, таких как декартова (î, ĵ, k̂), сферическая (r̂, θ̂, φ̂) и цилиндрическая (ρ̂, φ̂, ẑ), и позволяют разлагать физические величины, такие как скорость и сила, на направленные компоненты.

История

Понятие единичного вектора возникло с развитием векторного анализа в XIX веке, особенно благодаря работам Джозайи Уилларда Гиббса и Оливера Хевисайда, которые формализовали векторные обозначения для физики.

Как это работает

На практике единичный вектор получается нормировкой вектора: каждая компонента делится на евклидову норму вектора. В криволинейных координатах единичные векторы зависят от положения; например, в сферических координатах r̂ направлен радиально наружу, тогда как θ̂ и φ̂ меняют направление при перемещении. Это свойство крайне важно для корректного выражения производных, таких как градиент и дивергенция, в не декартовых системах.

Где применяется

Единичные векторы используются повсеместно в физике и технике: в механике для задания направлений сил и скоростей, в электромагнетизме для выражения полей, а в компьютерной графике — для нормалей к поверхностям и расчётов освещения.

Любопытный факт

В квантовой механике единичный вектор в гильбертовом пространстве представляет чистое состояние, и его условие нормировки (⟨ψ|ψ⟩ = 1) является прямым аналогом того, что модуль классического единичного вектора равен единице.

Граф понятий →

Формулы

$$\vec{v}_{\text{sky}} = \vec{v} - (\vec{v} \cdot \hat{d})\hat{d}$$
Тангенциальная скорость — это полная скорость минус её радиальная составляющая.
Что в формуле
\vec{v}_{\text{sky}}переменнаятангенциальная (проецируемая на небо) скорость — скорость м/с
\vec{v}переменнаявектор полной скорости — скорость м/с
\hat{d}переменнаяединичный вектор вдоль луча зрения — единичный вектор
\cdotоператорскалярное произведение двух векторов — скалярное произведение
$$\mathbf{A} = \frac{\Delta}{\sqrt{2}} (\mathbf{e}_x + i \mathbf{e}_y)$$
Нормированный вектор, представляющий правую круговую поляризацию.
Что в формуле
AпеременнаяВектор поляризации — polarization vector
ΔпеременнаяАмплитуда поля — амплитуда В/м
e_xпеременнаяЕдиничный вектор вдоль оси x — единичный вектор
e_yпеременнаяЕдиничный вектор вдоль оси y — единичный вектор
iоператорКомплексное число, квадрат которого равен -1 — мнимая единица
$$ rac{m_1 oldsymbol{\chi}_1 oldsymbol{\cdot} oldsymbol{L} + m_2 oldsymbol{\chi}_2 oldsymbol{\cdot} oldsymbol{L}}{m_1 + m_2}$$
Средневзвешенное значение проекций спинов на орбитальный угловой момент.
Что в формуле
m_1переменнаямасса первого компактного объекта — масса кг
m_2переменнаямасса второго компактного объекта — масса кг
\boldsymbol{\chi}_1переменнаябезразмерный вектор спина первого объекта — dimensionless spin
\boldsymbol{\chi}_2переменнаябезразмерный вектор спина второго объекта — dimensionless spin
\boldsymbol{L}переменнаяединичный вектор вдоль орбитального углового момента — единичный вектор
\cdotоператорвычисляет скалярную проекцию одного вектора на другой — скалярное произведение
$$\mathbf{F} = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \hat{\mathbf{r}}$$
Сила между двумя массами пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Что в формуле
\mathbf{F}переменнаявектор гравитационной силы — сила Н
m_1переменнаямасса первого объекта — масса кг
m_2переменнаямасса второго объекта — масса кг
rпеременнаярасстояние между центрами масс — расстояние м
\hat{\mathbf{r}}переменнаяединичный вектор, направленный от одной массы к другой — единичный вектор
Gконстантагравитационная постоянная Ньютона, фундаментальная постоянная гравитации — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)

Статьи по теме · 0

Статей пока нет