스칼라와 벡터 차이!

처음 물리를 접하는 사람이라면 가장 먼저 듣게 되는 용어들중 하나일 것이다.

 

스 칼 라

vs

백터

 

이제부터 차근차근 스칼라가 무엇인지, 벡터가 무엇인지 알아보며 그 차이점들과 예들을 정리해 보자

 

 

 

 

출처 : https://jeongchul.tistory.com/479

 

 

 

 

위의 사진안에 스칼라와 벡터 그 특징과 차이점을 한번에 알아 볼 수 있는 정보가 있다.

 

먼저 스칼라이다. 스칼라는 어떠한 특정 값만으로 그 물리량을 표현할 수 있다. 어떠한 방향이 없다 하더라도 단지 크기 자체만을 나타내는 수치만 있다면 스칼라를 표현할 수 있게된다. 예를 들어 내 몸무게가 60kg이라고 해 보자. 내 몸무게가 위로 60kg, 몸무게가 동서쪽 방향으로 60kg 이런 식으로 표현한다고 하면 뭔가 굉장히 어색하고 이상한 표현법이 될 것이다. 이처럼 단지 숫자 60이라는 수치만 있으면 그 물리량을 이해할 수 있게 되는 값, 그게 바로 스칼라라는 물리량이다.

 

스칼라로 대표되는 예시들을 적어보면 다음과 같다.

ex) 넓이, 시간, 온도, 몸무게, 갯수, 부피, 온도 등등

 

위의 단위들 모두 어떤 방향없이, 단지 수치만으로 나타낼 수 있는 물리량임을 다시한번 곱씹어 보자. 

넓이가 아래쪽으로 10㎠ 이건 말이 안된다. 다른 시간, 온도, 몸무게 모두 마찬가지임을 알 수 있다. 그리고 물리 문제를 풀면서 가장 많이 보게될 단위는 넓이, 시간, 온도 이 세가지 단위들을 가장 많이 보게 될 것이다.

 

간단하게 위의 세가지 넓이, 시간, 온도를 나타내는 단위들을 정리해보고 넘어가보도록하자.

 

넓이는 ㎠ ㎡ ㎢ 이렇게 세 단위를 많이 쓰게 되고

시간은 s(초), h(시간) 이렇게 두 단위를 많이쓰게 된다.

온도는 섭씨°C와 화씨°F 이렇게 두단위를 많이 쓰게 된다.

 섭씨에 대해 간단히 보면 전 세계에서 가장 널리 쓰이는 온도 단위이다. 켈빈의 수치에 273.15273.15를 뺀 값이다.물의 특성에 기반하여, 통상적으로는 물의 어는점 수치를 00으로 잡고, 어는점과 끓는점의 차이를 100100등분 한 것을 1°C로 정의하곤 한다. 하지만 엄밀하게 따지면 어는점과 끓는점은 압력에 따라 달라지기 때문에, 이후 과학계에선 '물의 어는점 =0°C'가 아니라 '물의 삼중점 = 0.01°C'라는 것으로 재정의하여 오랫동안 사용했다.

 화씨는 물의 어는점을 32°F, 끓는점을 212°F로 정의한다.

섭씨와 화씨에 단위 변환에 대해 모르는 경우가 많으므로 잠시 집고 넘어가자면 

 

화씨	섭씨	[°F] = [°C] × 1.8 + 32
섭씨	화씨	[°C] = ([°F] − 32) / 1.8

 이렇게 공식화 해서 알고가면 편하다.

 

 

이제 벡터에 대해서 알아보자. 벡터는 위에서 말한 스칼라에 방향만 하나 더 추가된 물리량이라고 생각해주면 편하다. 가장 많이 우리가 보게될 스칼라 물리량은 속도가 있다. 속도는 방향과 크기 모두 있는 물리량으로 '오른쪽으로 50m/s로 가고있다' 혹은 '북쪽으로 40m/s로 달린다'이런 식으로 방향과 크기를 함께 언급해 주어야 한다. 만약 상대방에게 '나 지금 20m/s'로 달리고 있어! 라고 한다면 물리를 배운 사람이라면 '어느 방향으로?'라는 질문이 저절로 떠오르게 된다. 이처럼 벡터량은 크기와 방향을 모두 갖춘 물리량이라고 이해하고 있으면 된다. 그리고 물리를 하면서 다루게 될 많은 물리량들은 대부분은 스칼라량이 아니라 벡터량을 다루기 때문에 항상 방향을 신경써주며 물리량을 고려해주는 습관이 되어 있다면 물리를 해 나가는데 있어서 매우 큰 도움이 될 것이다.