Qué es un vector en física

Respondamos a esta pregunta que frecuentemente se hacen, estudiantes y profesionales en el área de física; un vector se puede definir de muchas maneras y desde distintos puntos de vista; pero en este artículo lo veremos desde los ojos de la física: la ciencia por excelencia que estudia los fenómenos físicos que ocurren en nuestro entorno.

Qué es un vector

En física un vector se define como un ente matemático, gráficamente se representa mediante un segmento de recta que posee una orientación definida en el espacio, un vector en física se utiliza para representar los fenómenos como: el movimiento, la fuerza, la aceleración, el peso de un cuerpo, la dirección de muchos fenómenos físicos, entre otros.

Imagen de lo que es un vector en física

Cuando decimos que un vector es un ente matemático, nos estamos refiriendo a que es un componente que existe, en este caso dentro de la física; un ente puede ser un punto, el plano, una recta o cualquier cosa que existe dentro de las ciencias exactas como la física.

Alguna vez alguien preguntó ¿Cómo era ese objeto llamado vector?, alguien pensaría que vector es el nombre de un objeto físico como por ejemplo una pelota, un libro o lo que sea, sin embargo un vector en física es un componente abstracto que sirve para solucionar problemas como lo veremos a continuación

¿Para qué sirve un vector?

Un vector en física sirve para determinar, representar y calcular las magnitudes vectoriales como el desplazamiento de un cuerpo en movimiento, su velocidad, aceleración, fuerza y entre otros; gracias a los vectores se pueden realizar operaciones matemáticas que ayudan a calcular el modulo o dimensión, la dirección y sentido de dichas magnitudes vectoriales.

Un vector sirve también en otros campos para solucionar y representar problemas, esta parte lo veremos en las aplicaciones de vectores.

Partes de un vector en física

Un vector está formado por varios elementos que en conjunto consiguen un significado físico, razonable y ordenado.

Imagen con partes y componentes de vector en física
  • Punto de aplicación.- hemos dicho que un vector representa una magnitud, por otro lado las magnitudes tienen un origen, por lo tanto el vector que los represente también tiene un componente que representará dicho origen o punto de aplicación.
  • Módulo o magnitud.- el módulo del vector dependiendo del tipo de magnitud vectorial al que represente, hace referencia a su intensidad o tamaño. Por ejemplo si el vector representa a una magnitud vectorial como el desplazamiento, entonces  su módulo  hace referencia al tamaño o dimensión de una distancia; o por poner otro ejemplo: si el vector representa  a una fuerza, entonces su módulo hace referencia a la intensidad de dicha fuerza(N).
  • Sentido.- el sentido de un vector indica su orientación dentro de su línea de acción y está representada por una flecha.
  • Dirección.- la dirección indica el grado de desviación con respecto a un eje horizontal o en matemáticas el EJE X. Por lo general la dirección está definida por el ángulo que forma un vector con respecto a un sistema de coordenadas cartesiano y generalmente se toma el semieje positivo de las abscisas
  • Línea de acción.- es la línea donde se ubica el vector y puede ser desplazado en la misma sin alterar su dirección.

Nota importante: estimado lector, es un error frecuente confundir el sentido de un vector con su dirección; aclaremos, el sentido puede ser solo de dos maneras: positivo o negativo, en cambio la dirección puede ser cualquier ángulo. De esa manera un vector solo puede tener dos sentidos en una línea de acción y esa línea de acción puede poseer cualquier dirección determinada que al final será también la del vector.

Clasificación de los vectores

Los vectores en física se pueden clasificar de acuerdo a las características que presentan, en varios tipos, el reconocimiento de la clasificación o tipos de vectores puede ayudar en la resolución de problemas y ejercicios físicos. Veamos ¿Cuántos tipos de vectores hay y cuáles son?

  • Vectores colineales.- Son aquellos vectores que se encuentran contenidos dentro de una misma línea de acción, sin importar su sentido.
  • Vectores coplanares.- dos o más vectores son coplanares si están contenidos dentro de un mismo plano.
  • Vectores iguales.- dos o más vectores se consideran iguales si tienen la misma dirección, modulo y sentido.
  • Vector unitario.- es el vector que tiene un módulo igual a la unidad (1), su objetivo principal es indicar el sentido y dirección de un vector.
  • Vectores paralelos.- los vectores se consideran paralelos cuando sus líneas de acción son paralelos entre sí.
  • Vectores opuestos.- dos vectores son opuestos si poseen la misma dirección pero sentidos contrarios. Es decir están en la misma línea de acción pero apuntan en sentidos contrarios.
  • Vectores concurrentes.- dos o más vectores son concurrente cuando sus líneas de acción se cortan entre sí en un mismo punto.

Podemos generar muchas reglas a partir de la clasificación de vectores, como por ejemplo:

  • Vectores colineales también son paralelos
  • Los vectores iguales son paralelos

Operaciones con vectores

También conocido como operaciones vectoriales; los vectores están definidos matemáticamente, poseen componentes rectangulares, y pueden estar representados en un plano o espacio tridimensional. Veamos a continuación que tipo de operaciones admiten los vectores.

  • Operación de adición y sustracción de vectores.- dos o más vectores se pueden sumar o restar para obtener un vector suma resultante o vector diferencia respectivamente.
  • Multiplicación de vectores por un escalar.- un vector puede ser multiplicado por un número real.
  • Producto interno o producto punto de vectores.- Esta operación se puede realizar con dos o más vectores y el resultado es un número (escalar)
  • Producto vectorial o producto cruz de vectores.- esta operación se realiza entre dos vectores o más y el resultado es otro vector.

Aplicaciones de los vectores

En matemáticas

Las materias en las que se hace un estudio y aplicación bastante a menudo de los vectores, son en el estudio del álgebra lineal, las ecuaciones diferenciales, análisis matemático, calculo, etc.

Programación e informática

Los vectores en programación pueden ser empleados como contenedores de datos, como arreglos que contienen un valor determinado que servirá para realizar o completar las instrucciones que ejecute un determinado programa

Los vectores en la vida cotidiana

También están en nuestro día a día abstractamente, por ejemplo nuestros movimientos pueden ser representados por vectores, pues tienen una dirección, un sentido y hasta una dimensión; de la misma forma los vehículos, o cualquier objeto que se mueve.

La fuerza de las actividades físicas puede ser representada y calculados mediante la operación y calculo vectorial.

Ahora que sabes lo que es un vector en física, puedes pasar ha aprender más sobre ellos.

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