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在NBC Learn的“NFL足球科学”的“向量”一集中,您可以看到四分卫在传球时必须考虑自己的运动,并且运动员的运动和球的路径都可以用称为向量的箭头表示。
在科学中,向量用于描述任何既有方向又有大小的事物。它们通常被绘制成带箭头的箭头,箭头的长度代表向量的大小。四分卫的传球就是一个很好的例子,因为它有方向(通常是向下场方向)和大小(球被扔出的力度)。
在场外,向量可以用来表示任何数量的物理物体或现象。例如,风就是一个矢量量,因为在任何给定的位置,它都有方向(例如东北)和大小(例如,每小时45公里)。您可以通过绘制许多不同地理位置的风向量来制作任何时间点的气流图。
许多运动物体的属性也是向量。例如,一个台球在桌子上滚动。该球的速度向量描述了它的运动——向量箭头的方向标记了球的运动方向,而向量的长度表示球的速度。
台球的动量也是一个矢量量,因为动量等于质量乘以速度。因此,球的动量向量指向与其速度向量相同的方向,并且动量向量的大小或长度是球的速度和质量的乘积。
当您想预测两个物体接触时会发生什么时,动量向量非常有用。从视频中回想一下,可以通过将向量连接起来形成一个称为平行四边形的形状并找到该平行四边形的对角线来将向量相加。对角线是形成平行四边形边的两个向量之和。
假设一个滚动的台球正朝着与一个静止的台球的擦边碰撞方向移动。在撞击时,移动的球将其部分动量传递给静止的球,并且两个球都以不同的方向滚离碰撞。撞击后,两个球都具有速度,因此也具有动量。实际上,碰撞后两个球的动量向量之和等于碰撞前第一个球的动量向量,忽略了由于摩擦以及撞击过程中产生的声能和热能而造成的小损失。
因此,通过对向量的理解,台球运动员可以预测碰撞后两个球的去向,从而使他们能够击落更多的目标球,同时保持母球安全地在桌子上。