3.1 Prodotto di uno scalare per un vettore.

Un vettore può ammettere multipli e sottomultipli.

Dato il vettore v, il suo multiplo di ordine m è indicato con mv;

il suo sottomultiplo di ordine n è indicato con

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il multiplo di ordine m del sottomultiplo di ordine n è indicato con

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E' possibile quindi parlare del prodotto di un vettore per un numero razionale e più in generale per un numero reale, che in questo contesto è detto scalare.

Il prodotto di un vettore per uno scalare è un vettore di uguale direzione e verso di quello moltiplicato e di intensità data dal prodotto della sua intensità per lo scalare.

Dato un vettore v, sia Eqn001.gif il suo modulo. Allora il vettore Eqn002.gif ha modulo 1.

Il vettore uv, di modulo unitario e direzione e verso coincidenti con quelli di v, è detto versore di v.

In generale, un versore è un vettore di modulo 1.

 


3.2 Il versore di rotazione.

Due vettori ordinati a e b applicati allo stesso punto O individuano un angolo convesso θ. Sia α il piano di questo angolo. Si può rappresentare la rotazione che porta a a sovrapporsi a b, percorrendo θ in verso antiorario, con un versore perpendicolare ad α e diretto verso l'osservatore. Tale versore è detto versore di rotazione.

Se si scambiano a e b, il che è come dire che l'osservatore è posto nel semispazio opposto rispetto ad α e vede la rotazione in senso orario, il versore di rotazione risulta di verso opposto a quello precedente, cioè va dall'osservatore ad α.

 


3.3 Prodotto vettoriale di due vettori.

Due vettori a e b applicati allo stesso punto O individuano un parallelogramma di lati corrispondenti ai moduli dei due vettori. Il il vettore v risultante dal prodotto di quest'area per il versore di rotazione da a e b è detto prodotto vettoriale di a per b e viene indicato con

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o anche con

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Il prodotto vettoriale non è commutativo. Invertendo l'ordine dei fattori, modulo e direzione rimangono uguali ma il verso si inverte: si ottiene cioè il vettore opposto. Si dice quindi che il prodotto vettoriale è anticommutativo

Il prodotto vettoriale di due vettori paralleli (equiversi o no) è nullo. In particolare il prodotto vettoriale di un vettore per se stesso è nullo.

Il modulo del prodotto vettoriale è massimo quando i vettori sono perpendicolari.

L'area di un parallelogramma coincide con quella del rettangolo di ugual base e uguale altezza. Considerando il modulo del vettore a come base e conoscendo la misura dell'angolo convesso θ formato dai due vettori, l'altezza del rettangolo è b sen θ: il modulo del prodotto vettoriale risulta quindi

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3.4 Prodotto scalare di due vettori.

Si definisce prodotto scalare di due vettori a e b l'area del rettangolo che ha per lati il modulo di uno di essi e il modulo della proiezione dell'altro sulla direzione del primo. L'area, e quindi il prodotto scalare, si considera positiva se la proiezione è equiversa con il vettore, negativa in caso contrario.

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Il prodotto scalare è un numero reale (da cui il nome di 'scalare').

Se l'angolo tra i due vettori è acuto, il prodotto scalare è positivo: se l'angolo è ottuso, la proiezione risulta di verso opposto a quella dell'altro vettore e il prodotto scalare è negativo.

Il prodotto scalare è commutativo.

Il prodotto scalare di due vettori perpendicolari è nullo.

Il modulo del prodotto scalare di due vettori è massimo quando i vettori sono paralleli.

Se si conosce l'angolo θ formato dai due vettori applicati allo stesso punto, la proiezione di un vettore sulla retta dell'altro si ottiene moltiplicando il suo modulo per il coseno di θ.

Il prodotto scalare s dei vettori a e b risulta quindi

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Il quadrato di un vettore è dato dal prodotto scalare del vettore per sè stesso. Il quadrato di un vettore è quindi uno scalare dato dal quadrato del suo modulo.