Skaler ve vektörel büyüklükler

Fizik, ölçme ve gözleme dayalı bir bilimdir bu nedenle ölçülen değerlerin doğru ve anlaşılır ifade edilmesi önemlidir. Fizikteki büyüklükler skaler ve vektörel diye iki bölüme ayrılır:
Skaler Büyüklükler: Sayısal büyüklüğü ve birimi ile tam olarak tanımlanabilen büyüklüklere skaler büyüklükler denir. Sıcaklık, enerji, hacim, kütle, yoğunluk, uzunluk gibi büyüklükler skalerdir.
Vektörel Büyüklükler: Yönü, büyüklüğü ve birimi ile ifade edilen büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Hız, yer değiştirme, kuvvet, ivme gibi büyüklükler vektörel büyüklüklere örnektir.
Skaler Büyüklükler: Sadece sayısal değer ve birim kullanılarak ifade edilebilen büyüklüklerdir. Örneğin,3 kilogram (kütle), 0,5 amper (akım), 1 litre (hacim) skaler büyüklüklerdir.
Vektörel Büyüklükler: Sayısal değer ve birime ek olarak yön ile ifade edilebilen büyüklüklerdir. Örneğin, Güneye 4 m/s (hız), yerin merkezine doğru 5 Newton (kuvvet), +x yönünde 10 metre (yer değiştirme) vektörel büyüklüklerdir.
Yalnız bir sayı ve bir birim ile belirtilebilen büyüklüklere skaler büyüklük denir. Temel büyüklüklerin tamamı skaler büyüklüktür. Kütle, uzunluk, zaman, sıcaklık gibi büyüklükler bir tek sayısal değerle ifade edilebilir. Örneğin balkondan atılan bir top için "yere düşmesi süresi 2 s sürdü" denilmesi yeterlidir. Düşme süresi ile ilgili başka bir niceliğin bilinmesine gerek yoktur. Sayı ve birimin yanında bir de yöne sahip olan büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Vektörel büyüklüklerin ifade edilebilmesi için bir sayı ve birim yeterli değildir. Örneğin şut çekildiğinde, “top 60 km/h hızla hareket etti" denilmesi yeterli değildir. Acaba top kaleye doğrumu yoksa orta sahaya doğru mu gitmektedir? Yani topun hareket yönü de belirtilmelidir. Kuvvet, hız, ağırlık gibi büyüklükler vektörel büyüklüktür. Vektörel büyüklükler belirtilirken ok ile gösterilir. Okun yönü vektörel niceliğin yönünü, büyüklüğü ise vektörel niceliğin büyüklüğünü belirtir.
Sadece ölçü değeri ve birimi ile ifade edilen niceliklere skaler büyüklük denir. Skaler büyüklükler doğrultu ve yön belirtmez. Örneğin “Bir kap içerisinde 3 litre süt var.” ifadesinde 3, ölçüm değerini; litre, ölçü birimini verir. Bu bilgiler ölçülen nicelik hakkındaki tüm bilgileri kapsamaktadır. Doğrultu ve yön bilgisine ihtiyaç duyulmaz. Skaler büyüklüklerin toplanması ya da çıkarılması gibi işlemlerde temel aritmetik işlemler kullanılır. Örneğin içinde 3 litre süt bulunan kaba, 4 litre süt eklendiğinde kaptaki süt miktarı 7 litre olur. Kütle, zaman, uzunluk, hacim, özkütle ve sıcaklık gibi büyüklükler skaler büyüklüktür.
Birden fazla vektörün yerine kullanılabilecek tek vektöre bileşke vektör adı verilir ve R sembolü ile gösterilir. Bileşke vektör, vektörlerin belirli kurallarla toplanmasıyla elde edilir. Vektörel işlemlerde vektörlerin büyüklüğünün yanı sıra yönü de dikkate alınır. Birbirine paralel olan vektörler sayı doğrusundaki rakamlar gibidir.
Rüzgârın saatte 18 km süratle estiğini söylemek yeterli bir bilgi değildir. Kuzeydoğudan saatte 18 km hızla rüzgâr estiği söylendiğinde ise rüzgârın hangi yönden estiği anlaşılır. Rüzgârın yönü ve hız değeri balıkçıların, denizcilerin, pilotların, dağcıların ihtiyaç duyduğu bir bilgidir. Yönlendirilmiş doğru parçasına vektör, ölçü değeri ve birimin yanı sıra doğrultu ve yön bilgisini de içeren büyüklüklere vektörel büyüklük adı verilir. Kuvvet, ağırlık, yer değiştirme, hız, ivme, elektrik alan ve manyetik alan vektörel büyüklüklere verilebilecek örneklerden birkaçıdır.
Yer değiştirme vektörel bir büyüklüktür. K noktası vektörün uygulama noktası yani hareketin başlangıç noktasıdır. L noktası vektörün bitiş noktasıdır. KL doğrultusundaki okun yönü vektörün yönünü yani hareketin yönünü gösterir. Köpeğin doğu-batı doğrultusunda doğu yönünde yaptığı yer değiştirmenin büyüklüğü 1 m'dir. Vektörel niceliklerin toplanması günlük hayatta birçok yerde kullanılmaktadır. Örneğin uçakların ve gemilerin koordinat sistemlerinde, gemilerin sefer seyrinin belirlenmesinde, coğrafi konumun belirlemesinde ve günlük hayatımızda yaptığımız birçok eylemde vektörlerin toplamından faydalanılır. Bileşke kuvvet bir cisme etki eden kuvvetlerin vektörel toplamıdır. Cisim bileşke kuvvet yönünde hareket eder. Örneğin birden fazla kişiyle yolda kalmış bir arabayı itmeye, evdeki bir dolabı çekmeye çalışırken arabaya ve dolaba kuvvet uygulanır. Araba ve dolabın hareketi uygulanan kuvvetlerin vektörel toplamına yani bileşkesine bağlıdır.