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在NBC Learn的“NFL足球科學”的“向量”一集中,您可以看到四分衛在傳球時必須考慮自己的運動,並且運動員的運動和球的路徑都可以用稱為向量的箭頭表示。
在科學中,向量用於描述任何既有方向又有大小的事物。它們通常被繪製成帶箭頭的箭頭,箭頭的長度代表向量的大小。四分衛的傳球就是一個很好的例子,因為它有方向(通常是向下場方向)和大小(球被扔出的力度)。
在場外,向量可以用來表示任何數量的物理物體或現象。例如,風就是一個向量量,因為在任何給定的位置,它都有方向(例如東北)和大小(例如,每小時45公里)。您可以透過繪製許多不同地理位置的風向量來製作任何時間點的氣流圖。
許多運動物體的屬性也是向量。例如,一個檯球在桌子上滾動。該球的速度向量描述了它的運動——向量箭頭的方向標記了球的運動方向,而向量的長度表示球的速度。
檯球的動量也是一個向量量,因為動量等於質量乘以速度。因此,球的動量向量指向與其速度向量相同的方向,並且動量向量的大小或長度是球的速度和質量的乘積。
當您想預測兩個物體接觸時會發生什麼時,動量向量非常有用。從影片中回想一下,可以透過將向量連線起來形成一個稱為平行四邊形的形狀並找到該平行四邊形的對角線來將向量相加。對角線是形成平行四邊形邊的兩個向量之和。
假設一個滾動的檯球正朝著與一個靜止的檯球的擦邊碰撞方向移動。在撞擊時,移動的球將其部分動量傳遞給靜止的球,並且兩個球都以不同的方向滾離碰撞。撞擊後,兩個球都具有速度,因此也具有動量。實際上,碰撞後兩個球的動量向量之和等於碰撞前第一個球的動量向量,忽略了由於摩擦以及撞擊過程中產生的聲能和熱能而造成的小損失。
因此,透過對向量的理解,檯球運動員可以預測碰撞後兩個球的去向,從而使他們能夠擊落更多的目標球,同時保持母球安全地在桌子上。