Jarak vs Perpindahan: Apa Perbedaannya & Mengapa Penting (w/ Diagram)

Fisika, pada intinya, adalah tentang menggambarkan gerak benda melalui ruang dalam hal posisi, kecepatan dan percepatan sebagai fungsi waktu.

Seiring berjalannya waktu berabad-abad dan manusia memperluas kekuatan alat pengamatan yang mereka miliki, pengejaran pembelajaran ini tepatapaobjek dilakukan di ruang fisik dankapantelah berkembang untuk memasukkan objek yang sangat kecil, seperti atom dan bahkan komponennya, dengan seluruh bidang fisika kuantum, atau mekanika kuantum, muncul sebagai hasilnya.

Namun, hal pertama yang dipelajari siswa fisika adalah hukum dasar dan persamaan mekanika Newton. Jadi biasanya dimulai dengan gerakan satu dimensi dan berlanjut ke gerakan dua dimensi (atas-bawah dan sisi-ke-sisi) seperti gerakan proyektil, memperkenalkan percepatan gravitasi unik Bumi sebesar 9,8 meter per detik per detik (MS²).

Setelah Anda menjadi ahli dalam menggunakan ini secara bersamaan dalam studi Anda tentang gerak dan sifat mekanika klasik, Anda akan berkembang apresiasi yang lebih baik untuk perbedaan yang tampak sepele pada pandangan pertama tetapi sebenarnya sama sekali tidak sepele, seperti perbedaan antara

Jarak dan perpindahan biasanya merupakan istilah yang membingungkan dalam fisika yang penting untuk diperbaiki. Jarak adalahbesaran skalar, total jarak yang ditempuh suatu benda; perpindahan adalahbesaran vektor, jalur terpendek dalam garis lurus antara posisi awal dan posisi akhir.

Perbedaan antara besaran vektor dan besaran skalar adalah bahwa besaran vektor mencakup informasi tentang arah; besaran skalar hanyalah angka. "Setengah panah" di atas variabel menunjukkan bahwa itu adalah besaran vektor. Ekspresi untuk perpindahan totalrpartikel dalam bidang koordinat x, y, dalam notasi vektor, adalah:

Sini,sayadanjadalah "vektor satuan" masing-masing dalam arah x dan y; ini digunakan untuk menggambar komponen dari besaran vektor tertentu yang menunjuk ke arah selain sumbu, dan besarnya sendiri adalah 1 dengan konvensi.

Apa pun yang bergerak dalam kaitannya dengan kerangka acuan tetap mencakup jarak. Seseorang yang mondar-mandir dengan kecepatan 2 m/s menunggu bus datang dan terus kembali ke tempat yang sama memiliki kecepatan 2 m/s tetapi kecepatannya 0. Bagaimana ini mungkin?

Fisikawan menggunakan posisi awal dan akhir untuk menghitung perpindahan suatu benda, yang merupakan jalur terpendek dari posisi awalnyaSebuahke posisi akhirb​ ​bahkan jika objek tidak mengambil jalur lurus lurus ini untuk sampai ke sana. Perpindahan secara matematis mengasumsikan bentuk d = x_f - x_saya, atau perpindahan horizontal sama dengan posisi akhir dikurangi posisi awal).

Jarak yang ditempuh diperlukan untuk menghitungkecepatan rata-rata(yaitu, total jarak selama periode waktu). Jarak dan kecepatan keduanya merupakan besaran skalar, jadi keduanya secara alami ditemukan bersama-sama. Perpindahan diperlukan untuk menemukanposisi akhirdari suatu objek; itu tidak hanya memberi tahu jarak dari posisi awal, tetapi juga arah perjalanan bersih.

Karena perpindahan adalah besaran vektor, maka, bukan jarak, yang harus digunakan untuk mencari kecepatan rata-rata, besaran vektor lain.Kecepatan rata-rata adalah perpindahan total suatu benda selama selang waktu tertentu.Jika Anda mengendarai sepeda Anda di sekitar oval selama satu jam dan menempuh jarak 20 mil, kecepatan rata-rata Anda adalah 20 mi/jam, tetapi kecepatan rata-rata Anda adalah nol karena kurangnya perpindahan dari awal Anda posisi.

Demikian pula, jika rambu-rambu jalan mencantumkan "BATAS KECEPATAN" dan bukan "BATAS KECEPATAN", akan jauh lebih mudah untuk keluar dari tilang. Yang harus Anda lakukan adalah memastikan Anda menepi di tempat yang sama saat petugas pertama kali melihat Anda, dan Anda bisa berpendapat bahwa, jarak perjalanan Anda ke samping, perpindahan Anda jelas nol, menjadikan kecepatan Anda nol oleh definisi. (Oke, mungkin bukan ide yang bagus karena berbagai alasan!)

Pertimbangkan skenario berikut:

• Sebuah mobil melaju tiga blok ke utara dan empat blok ke timur. Jumlah seluruhnyajarakyang ditempuh benda adalah 4 + 3 = 7 balok. Tapi totalnyapemindahanadalah jarak terpendek dari tempat mobil memulai dan mengakhiri perjalanannya, yang merupakan garis diagonal, sisi miring dari segitiga siku-siku dengan kaki 3 dan 4. Dari teorema Pythagoras, 3² + 4² = 25, jadi panjang sisi miringnya adalah akar kuadrat dari nilai ini, yaitu 5. Vektor perpindahan menunjuk dari posisi awal ke posisi akhir.

• Seseorang berjalan ke utara dari rumah mereka 100 meter ke taman, dan kemudian kembali ke rumah sebelum melanjutkan 20 meter ke selatan untuk memeriksa surat. Jam tangan FitBit atau GPS akan menunjukkan total jarak berjalan 100 m + 100 m + 20 m = 220 m. Tetapi jika titik awalnya adalah rumah yang terletak di titik asal (titik 0, 0 pada bidang koordinat) dan posisi akhirnya adalah kotak surat, yang berada di (0, 20), orang tersebut berakhir hanya 20 meter dari tempat mereka mulai, membuat perpindahan total 20 m.

Tanda negatif penting karena kerangka acuan dipilih untuk menempatkan taman dalam arah positif pada sumbu x. Itu bisa saja diatur sebaliknya, dalam hal ini perpindahan orang tersebut adalah + 20 m, bukan 20 m.

• Seorang atlet berlari 10 km di lintasan standar 400 meter sebelum sarapan (25 putaran).

Apakah yangjarak totalmereka bepergian? (10 kilometer.)

Apakah yangperpindahan total?(0 m, meskipun mengingatkan pelari akan hal ini setelah balapan mungkin tidak bijaksana!) 

Menentukan posisi objek di ruang angkasa adalah titik awal untuk masalah fisika yang tak terhitung jumlahnya. Untuk sebagian besar, latihan awal dan menengah menggunakan satu dimensi (x saja) atau dua dimensi (x dan y) sistem untuk menjaga masalah agar tidak terlalu sulit, tetapi prinsipnya meluas ke ruang tiga dimensi sebagaidimensional baik.

Sebuah partikel yang bergerak dalam ruang dua dimensi dapat diberi koordinat x dan y untuk posisinya, laju perubahan posisinya (kecepatanv) dan laju perubahan kecepatannya (percepatanSebuah). Waktu, tentu saja, diberi labeluntuk​.

Sebagian besar fisika klasik bergantung pada persamaan yang menggambarkan gerak yang diturunkan oleh ilmuwan besar dan ahli matematika Isaac Newton. Hukum gerak Newton bagi fisika sama dengan DNA bagi genetika: Mereka mengandung sebagian besar cerita dan penting untuk itu.

​hukum pertama Newtonmenyatakan bahwa setiap benda akan tetap diam atau bergerak beraturan dalam garis lurus kecuali jika diberi gaya luar.hukum kedua Newtonmungkin yang paling tidak dikenal dari ketiganya oleh masyarakat umum karena tidak dapat dengan mudah direduksi menjadi frasa sederhana, dan sebaliknya menegaskan bahwabersih​ ​gaya sama dengan produk massa dan percepatan​:

Hukum ketiga menyatakan bahwa setiap tindakan (yaitu, gaya) di alam memiliki reaksi yang sama dan berlawanan.

Posisi suatu benda pada kecepatan konstan diwakili oleh hubungan linier:

dimana x₀ adalah perpindahan pada waktu t=0.

Ini menjadi lebih penting dalam fisika tingkat lanjut, tetapi penting untuk ditekankan bahwa ketika fisikawan menyatakan bahwa ada sesuatu yang "dalam gerak," maksudnya sehubungan dengan sistem koordinat atau kerangka acuan lain yang ditetapkan sehubungan dengan variabel dalam in masalah. Misalnya, wajar untuk mengatakan bahwa jika batas kecepatan jalan adalah 100 km/jam, ini menyiratkan bahwa Bumi itu sendiri, meskipun jelas tidak stasioner secara absolut, diperlakukan seperti itu dalam konteksnya.

Albert Einstein terkenal karena teori relativitasnya, dan gagasan relativitas khususnya adalah salah satu yang paling inovatif dalam sejarah pemikiran modern. Tanpa memasukkan kerangka acuan ke dalam karyanya, Einstein tidak akan mampu mengadaptasi persamaan Newton di awal abad ke-20 agar sesuai.relativistikpartikel, yang berhubungan dengan kecepatan sangat tinggi dan massa rendah.