Warum haben „Geschwindigkeit“ und „Geschwindigkeit“ nicht denselben Namen?

  • Position ist ein Vektor. Abstand/Länge ist ein Name für seine Größe.
  • Geschwindigkeit ist ein Vektor. Geschwindigkeit ist ein Name seiner Größenordnung.
  • Beschleunigung ist ein Name eines Vektors und seiner Größe.
  • Kraft ist ein Name eines Vektors und seiner Größe.
  • Momentum ist ein Name eines Vektors und seiner Größe.
  • ...

Von all den enorm vielen Arten von Vektorgrößen, die wir traditionell in der Physik (und anderen technischen Wissenschaften) definiert haben, springen uns zwei als merkwürdig unterschiedlich in Bezug auf ihre Terminologie ins Auge: Ort und Geschwindigkeit .

Diese beiden Vektoren haben skalare Größen, die anders benannt sind als sie selbst. Für alle anderen Vektoren besteht die Namenskonvention darin, sowohl für den Vektor selbst als auch für seine skalare Größe denselben Begriff zu verwenden. Ob wir über den Vektor oder den Skalar sprechen, hängt vom Kontext ab – zumindest müssen wir uns nicht zwei Begriffe für jede definierte Vektorgröße merken.

Die Verwendung in englischer Sprache ist mir bekannt. Diese vielen verschiedenen Wörter gibt es im Englischen, sicher, wie Abstand , Länge , Verschiebung im Verhältnis zur Position und Geschwindigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit. Aber nur weil viele Wörter in der gemeinsamen Sprache existieren, müssen Wissenschaftler nicht alle diese Wörter in genaue Definitionen der Physik einbeziehen.

Gibt es historische Gründe, warum nur diese beiden Vektorgrößen skalare Größen unterschiedlich benannt haben , eine Praxis, die das sonst einheitliche Begriffsmuster durchbricht, und eine Praxis, die den einführenden Physikunterricht verwirrt und verkompliziert (diese beiden Größen sind schließlich die allerersten diejenigen, die Sie in Ihrem Gymnasium und/oder Universitäts-Naturwissenschaftsunterricht lernen).

Diese Trennung wird nicht einmal allgemein befolgt und ist in einigen Sprachen (wie Russisch) nicht vorhanden. Aber es ist sinnvoll, Anfängern den Unterschied mit unterschiedlichen Namen zu betonen, damit sie später weniger wahrscheinlich Vektoren mit ihren Magnituden verwechseln (was sie immer noch tun). Und weil sie die einfachsten (und ältesten) mit den umgangssprachlichsten Verwendungen und Konnotationen sind, waren verschiedene Namen für die Aufgabe leichter verfügbar.
@Conifold Darf ich fragen, wie die Begriffe auf Russisch lauten? In Bezug auf das, was Sinn macht, stimme ich Ihrer Analyse nicht zu. aber das ist für diese Frage nicht relevant, glaube ich (es sei denn, das ist wirklich der Grund ...)
Zumindest im Englischen sind „Distanz“ und „Geschwindigkeit“ nur nichtnegativ. Der Betrag von Ableitungen höherer Ordnung (Beschleunigung, Ruck, ....) kann jedoch negativ sein. Dies wird mit „Kraft“ noch unordentlicher, da wir uns normalerweise auf eine „Gegenkraft“ beziehen, die eine Vektorgröße impliziert, sodass es keine feste Regel ist, ob Kraft-Größe negativ sein kann. Momentum - Magnitude ist sicherlich nichtnegativ, und ich habe keine Ahnung, warum nie ein anderes Wort dafür geprägt wurde.
Sowohl Geschwindigkeit als auch Geschwindigkeit sind auf Russisch скорость . Auch Entfernung oder Länge sind nicht einmal im Englischen die Größe des Positionsvektors (es hat keine wirkliche physikalische Bedeutung, da es von der Wahl des Ursprungs abhängt). Der Grund ist eher pädagogisch als historisch (es sei denn, Sie meinen die Geschichte von Lehrbüchern), er spiegelt sich auch in elementaren Texten wider, in denen Vektorbuchstaben fett gedruckt oder kleine Pfeile darüber gesetzt werden. Sie würden wahrscheinlich eine universelle Suffixkonstruktion für die Größe verwenden, wenn es eine gäbe, anstatt "Größe von ..." schreiben zu müssen, um zu unterscheiden, z. B. Geschwindigkeit, Kraft usw.
@Conifold Wenn Sie einen Ursprung angeben, wissen Sie nichts über die Ausrichtung der Achsen, und "Abstand" ist eine gut definierte Größe. Denken Sie daran, dass Sie einen Vektor überall platzieren können und seine Größe sich nicht ändert
@CarlWitthoft Ich denke, Länge und Entfernung beziehen sich normalerweise eher auf die Länge der Flugbahn oder den Abstand zwischen Punkten darauf als auf die Größen des Positionsvektors. Typischerweise wird es verwendet, wenn der Ursprung irgendwie physikalisch unterschieden wird, z. B. wenn die Gravitationsmasse dort ist usw.
Die Russen sind nicht allein ... Die Deutschen verwenden nur 'Geschwindigkeit'. Die Franzosen verwenden 'vitesse' und die Spanier 'velocidad'...
Ich lernte zuerst Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung in linearer 1D-Bewegung. Sie wurden als „vorzeichenbehaftete Größen“ und nicht als „Vektoren“ bezeichnet und wie Entfernung und Geschwindigkeit als reelle Zahlen behandelt. Die Geschwindigkeit half dabei, negative Beschleunigung und den allgemeinen Begriff der Verzögerung zu unterscheiden. Jahre später wurden in der Physik Vektoren eingeführt, und in der höheren Physik schien der Begriff „Geschwindigkeit“ zugunsten von „Geschwindigkeit“ abzufallen. Die Entfernung, die einer Positionsänderung entspricht, hat ihren eigenen Wert, sagen wir, die zurückgelegte Entfernung (Bogenlänge). entspricht keinem Vektor. Die vorgeschlagene Parallelität ist vielleicht nicht absolut.
@xxavier und Conifold, vielen Dank für Ihre Kommentare zu anderen Sprachen. Ich habe mich weiter damit befasst, um mir einen Überblick zu verschaffen und Ihre Bemerkungen hier zu bestätigen. Zusammenfassend haben Russisch ( скорость ) und Deutsch ( Geschwindigkeit ) und möglicherweise, obwohl nicht so eindeutig bestätigt, Französisch ( vitesse ) nur ein Wort für beide, ...
... während Englisch ( speed vs velocidad ), Spanisch ( rapidez vs velocidad ) sowie meine Muttersprache Dänisch (und in allen skandinavischen Sprachen sehr ähnlich) ( fart vs hasighed ) zwei Wörter haben, um sie zu unterscheiden.
@Steeven Sie finden 'rapidez' nur in den Physikbüchern auf Spanisch , die Übersetzungen von Büchern sind, die auf Englisch geschrieben sind. Der Übersetzer hat auf das sehr künstliche und ungewöhnliche (in der Physik...) 'rapidez' zurückgegriffen, um zwei Wörter zu haben und so mit 'speed' und 'velocity' fertig zu werden...
@xxavier Das klingt sehr überzeugend - die Diskussionen über die spanische SE scheinen jedoch zu widersprechen. spanish.stackexchange.com/questions/13158/… Dort drüben ist die klare Meinung, dass die beiden spanischen Wörter ungefähr die gleiche Unterscheidung tragen wie die beiden englischen.
@Steeven Ja, natürlich tun sie das. Der Übersetzer übersetzt auch die Konzepte, da er dem englischen Text folgt ... Daher ist er gezwungen, ein sehr ungewöhnliches Wort (in einem physikalischen Kontext) auf Spanisch zu verwenden, nämlich "rapidez" ...

Antworten (1)

Gibbs, der Vater der Vektoranalyse in der Physik, oder sein Schüler Edwin Bidwell Wilson scheinen die Tradition begründet zu haben, das Wort Geschwindigkeit für den Skalar und das Wort Geschwindigkeit für den Vektor zu verwenden. Es scheint mir, dass die Verwendung dieser beiden unterschiedlichen Namen bei der Einführung von Vektoren hilfreich sein sollte, anstatt zu verwirren und zu komplizieren.

Seit 1881 kursierten Gibbs' Vorlesungsnotizen über die Vektoranalyse und ihre Anwendung in der Physik in einem kleinen Kreis. Wilson wurde gebeten, diese Notizen zu erweitern und ein Lehrbuch zu schreiben, das eher als erste Einführung in das Thema geeignet wäre. Sein Buch Vector Analysis (1901) hatte einen großen Einfluss und half, die Notation und das Vokabular zu standardisieren. In dem Buch empfahl Wilson, die Wörter Geschwindigkeit und Geschwindigkeit wie folgt zu verwenden: Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße. Seine Richtung ist die Richtung der Tangente der durch das Teilchen beschriebenen Kurve. Der Begriff Geschwindigkeit wird häufig verwendet, um lediglich den Skalarwert der Geschwindigkeit zu bezeichnen. Dieser Konvention wird hier gefolgt.

Diese Empfehlung wurde von einem populären Lehrbuch der Physik wiederholt, das einige Jahre später veröffentlicht wurde: A Textbook on Physics von Duff (1909): Der Deutlichkeit halber kann ein Ausdruck wie „zwanzig Meilen pro Stunde“ als Angabe einer Geschwindigkeit bezeichnet werden, was bedeutet die bloße Größe einer Geschwindigkeit ohne Bezug auf die Richtung.

Vor Gibbs war die Unterscheidung zwischen den Wörtern Geschwindigkeit und Geschwindigkeit weniger klar. Zum Beispiel diskutierte Maxwell in seinem Buch Matter and Motion (1877) Geschwindigkeit, Geschwindigkeit, Vektoren und Skalare . Er sagte: Die Rate oder Geschwindigkeit der Bewegung wird die Geschwindigkeit des Teilchens genannt, und ihre Größe wird ausgedrückt, indem man sagt, dass es eine solche Entfernung in einer solchen Zeit ist, wie zum Beispiel zehn Meilen pro Stunde oder ein Meter pro zweite.

(kopiert aus einem Beitrag von mir im Physik-Forum)

Sie meinen wahrscheinlich "Gibbs und Heaviside, die Väter der Vektoranalyse in der Physik".
Warum haben „Geschwindigkeit“ und „Geschwindigkeit“ nicht denselben Namen?
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