第四章中,动能被表示成 mv 2/2,但是,如果物体在空间中运动,速度
的平方就应该是在 x方向、 y方向和 z方向的分量的平方和,因此,根据
矢量分析法,动能的公式就是:
能量并没有方向。动量就有方向了,它是一个矢量,是质量乘速度
矢量。
另一个点乘的例子是,当某个物体从一个地点被推向另一个地点时
力做的功。我们还没有给功下过定义,不过,它与能量发生改变和重物
被提升具有同等的意义,当一个力 F作用了一段距离 s时:
功= F· s. (1.23)
讨论一个矢量在某个方向(比如说竖直方向,那是万有引力的方
向)上的分量有时是非常方便的。为了这样做,在我们想要研究的方向
上引入一个所谓的单位矢量是很有用的。单位矢量是这样一个量,它与
自身点乘等于1。就把这个单位矢量写成 i吧;于是 i· i=1。于是,假如我
们想求出某个矢量在 i方向上的分量,我们看到点乘a· i等于 a cos θ,这就
是 a在 i方向上的分量。这是一个求分量的极好的方法;事实上,这个方
法能够使我们求出所有分量,并写出一个很有意思的公式。假定在一个
给定的坐标系 x, y和 z中,我们引入三个矢量:一个沿 x方向的单位矢量
i;一个沿 y方向的单位矢量 j;一个沿 z方向的单位矢量 k。首先记
住 i· i=1,但是 i· j等于什么呢?当两个矢量相互垂直时,它们的点乘等于
0。于是
利用上面的规定,无论什么矢量都可以写成下面的形式:
利用这个方法就能够从一个矢量的分量求出这个矢量本身。
上述关于矢量的讨论并不完整。不过,与其现在设法更深入地研究
这个问题,倒不如先学会把目前为止所讨论过的一些概念应用于实际领
域中。然后,当我们完全掌握了这个基本内容之后,就会发现,要更深
刻地理解这个问题而又不被搞得手忙脚乱就容易得多了。稍后我们就会
发现,定义两个矢量的另一种乘积是有用的,这种乘积叫做矢量积,写
成 a× b。不过,我们将在稍后的章节中再讨论这样的问题。