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Lexikon Physik

Skalare und Vektoren

Physikalische Größen werden danach unterschieden, ob sie Skalare oder Vektoren sind. „Normale“ Größen wie Energie, Masse oder elektrische Ladung, die man zum Teil schon im Naturkundeunterricht in der Grundschule oder Unterstufe kennenlernt, sind Skalare, d. h., sie lassen sich mathematisch durch Angaben von (nur) einer Zahl darstellen.

Es gibt aber auch sog. gerichtete Größen, zu denen neben einer zahlenmäßigen Angabe ihrer „Stärke“ auch noch eine Richtungsangabe gehört. Das einfachste Besipiel ist die Geschwindigkeit: Es kommt etwa bei der Fahrt in den Urlaub nicht nur darauf an, wie schnell man fährt, sondern auch wohin! Gerichtete Größen werden mathematisch durch Vektoren beschrieben. Ein Vektor hat einen Betrag (wie schnell?) und eine Richtung (wohin?). Die Richtungsinformation steckt dabei in den drei Komponenten eines Vektors, die bei der Geschwindigkeit angeben, wie schnell man jeweils nach oben, nach vorne und zur Seite unterwegs ist. Weitere bekannte Vektorgrößen sind Impuls, Kraft sowie elektrisches und magnetisches Feld.

Anmerkung: Manchmal hat man es auch mit Vektoren zu tun, die nur zwei Komponenten haben, etwa wenn es um Bewegungen innerhalb einer Ebene geht. Und in der „höheren Physik“ gibt es auch Vektoren mit mehr als drei oder sogar unendlich vielen Komponenten. Bauingenieure wiederum beschreiben die elastischen Eigenschaften von Betonträgern mathematisch durch zwei- und mehrdimensionale Matrizen. Auch in der Allgmeinen Relativitätstheorie werden Größen durch Matrizen beschrieben, so geben die 4×4 Elemente des Energie-Impuls-Tensors an, wie sehr die Raumzeit an einer Stelle und zu einer bestimmten Zeit „verbogen“ ist.

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