거리 대 변위: 차이점 및 중요한 이유 (다이어그램 포함)

물리학의 핵심은 시간의 함수로서 위치, 속도 및 가속도 측면에서 공간을 통한 물체의 움직임을 설명하는 것입니다.

수세기가 지나고 인간이 자유롭게 사용할 수있는 관찰 도구의 힘을 확장함에 따라 이러한 학습 추구는 정확히뭐물체는 물리적 공간에서하고언제결과적으로 양자 물리학 또는 양자 역학의 전체 분야와 함께 원자 및 그 구성 요소와 같은 매우 작은 물체를 포함하도록 성장했습니다.

그럼에도 불구하고 물리학 학생이 가장 먼저 배우는 것은 뉴턴 역학의 기본 법칙과 방정식입니다. 따라서 일반적으로 1 차원 동작으로 시작하여 2 차원 (상하 및 좌우)의 동작으로 이동합니다. 초당 9.8 미터의 지구 고유의 중력 가속도를 소개합니다. (m / s²).

운동과 고전 역학의 본질을 연구 할 때이를 함께 사용하는 데 능숙 해지면 처음에는 사소 해 보이지만 실제로는 사소하지 않은 차이에 대한 더 나은 인식거리과배수량​.

거리와 변위는 일반적으로 물리학에서 정확하기 위해 중요한 혼동 된 용어입니다. 거리는스칼라 량, 물체가 이동 한 총 거리; 변위는벡터량, 시작 위치와 최종 위치 사이의 직선에서 가장 짧은 경로입니다.

벡터 양과 스칼라 양의 차이점은 벡터 양에 방향에 대한 정보가 포함된다는 것입니다. 스칼라 수량은 단순히 숫자입니다. 변수 위의 "반쪽 화살표"는 벡터 수량임을 나타냅니다. 총 변위에 대한 표현아르 자형x, y 좌표 평면에있는 입자의 벡터 표기법은 다음과 같습니다.

여기,나는과제이각각 x 및 y 방향의 "단위 벡터"이고; 이들은 축이 아닌 방향을 가리키는 주어진 벡터 양의 구성 요소를 그리는 데 사용되며 자체 크기는 관례 상 1입니다.

고정 된 기준 좌표계와 관련하여 움직이는 모든 것은 거리를 커버합니다. 버스가 도착할 때까지 2m / s의 속도로 앞뒤로 걷다가 같은 지점으로 계속 돌아 오는 사람의 속도는 2m / s이지만 속도는 0입니다. 이것이 어떻게 가능한지?

물리학 자들은 초기 위치와 최종 위치를 사용하여 물체의 변위를 계산합니다. 이는 초기 위치에서 가장 짧은 경로 일뿐입니다.

계산하려면 이동 거리가 필요합니다.평균 속도(즉, 일정 기간 동안의 총 거리). 거리와 속도는 모두 스칼라 수량이므로 자연스럽게 함께 발견됩니다. 변위는최종 위치물체의; 시작 위치로부터의 거리뿐만 아니라 순 이동 방향도 알려줍니다.

변위는 벡터 양이기 때문에 거리가 아니라 다른 벡터 양인 평균 속도를 찾는 데 사용해야합니다.평균 속도는 일정 기간 동안 물체의 총 변위입니다.타원을 한 시간 동안 자전거를 타고 20 마일을 달리면 평균 속도는 20입니다. mi / hr, 하지만 시작에서 변위가 없기 때문에 평균 속도가 0입니다. 위치.

유사한 메모에서 도로 표지판에 "SPEED LIMIT"품종 대신 "VELOCITY LIMIT"가 포함되어 있다면 과속 위반 딱지에서 벗어나는 것이 훨씬 쉬울 것입니다. 당신이해야 할 일은 경찰이 당신을 처음 발견 한 곳과 같은 지점에 차를 세우는 것뿐입니다. 당신의 여행 거리를 제쳐두고 당신의 변위는 분명히 0이며 속도를 0으로 렌더링한다고 주장하십시오. 정의. (좋아요, 여러 가지 이유로 좋은 생각이 아닐 수도 있습니다!)

다음 시나리오를 고려하십시오.

• 자동차는 북쪽으로 3 블록, 동쪽으로 4 블록을 운전합니다. 전체거리물체 이동은 4 + 3 = 7 블록입니다. 하지만 총배수량자동차가 여행을 시작하고 끝나는 가장 짧은 거리는 대각선이며 다리 3과 4가있는 직각 삼각형의 빗변입니다. 피타고라스 정리에서, 3² + 4² = 25이므로 빗변의 길이는이 값의 제곱근 인 5입니다. 변위 벡터는 초기 위치에서 최종 위치까지 가리 킵니다.

• 한 사람이 집에서 북쪽으로 100m를 걸어 공원까지 갔다가 집으로 돌아와서 남쪽으로 20m를 계속해서 우편물을 확인합니다. FitBit 또는 GPS 시계는 100m + 100m + 20m = 220m를 걷는 총 거리를 나타냅니다. 그러나 시작점이 원점 (좌표면의 0, 0 점)에 위치한 집이고 최종 위치는 (0, -20)에있는 우편함은 사람이 시작된 곳에서 20 미터 떨어진 곳으로 끝나고 총 변위는 -20이됩니다. 미디엄.

x 축에서 양의 방향으로 공원을 배치하기 위해 참조 프레임이 선택 되었기 때문에 음의 부호가 중요합니다. 반대 방향으로 배치 될 수 있으며, 이 경우 사람의 변위는 -20m 대신 + 20m가됩니다.

• 운동 선수는 아침 식사 (25 바퀴) 전에 표준 400m 트랙에서 10km를 달립니다.

이것은총 거리그들은 여행했다? (10km)

이것은총 변위?(0m, 경주 후 주자에게 이것을 상기시키는 것은 현명하지 않을 수 있습니다!) 

우주에서 물체의 위치를 ​​지정하는 것은 수많은 물리 문제의 시작점입니다. 대부분의 경우, 초급 및 중급 운동은 1 차원 (x 만) 또는 2 차원 (x 및 y)을 사용합니다. 문제가 지나치게 어렵지 않게하는 시스템이지만 원칙은 3 차원 공간으로 확장됩니다. 잘.

2 차원 공간에서 움직이는 입자는 위치, 위치 변화율 (속도)에 대해 x 및 y 좌표를 할당 할 수 있습니다.V) 및 속도 변화율 (가속ㅏ). 물론 시간은티​.

고전 물리학의 대부분은 위대한 과학자와 수학자 Isaac Newton이 파생 한 운동을 설명하는 방정식에 의존합니다. 뉴턴의 운동 법칙은 DNA가 유전학에 어떤 영향을 미치는지 물리학에 관한 것입니다. 그것들은 대부분의 이야기를 담고 있고 그것에 필수적입니다.

​뉴턴의 제 1 법칙모든 물체는 외력에 의해 작용하지 않는 한 직선으로 정지하거나 균일 한 움직임을 유지합니다.뉴턴의 제 2 법칙간단한 구절로 쉽게 축소 할 수 없기 때문에 일반 대중이 세 가지 중 가장 잘 인식하지 못하는 것입니다. 대신 다음과 같이 주장합니다.그물​ ​힘은 질량과 가속도의 곱과 같습니다.​:

세 번째 법칙은 자연의 모든 행동 (즉, 힘)이 동등하고 반대되는 반응을 가진다고 말합니다.

등속에서 물체의 위치는 선형 관계로 표현됩니다.

여기서 x₀ 시간 t = 0에서의 변위입니다.

이것은 고급 물리학에서 더 큰 중요성을 갖지만 물리학 자들이 무언가가 "속에있다"고 선언 할 때 강조하는 것이 중요합니다. 모션 "은 좌표계 또는 다른 기준 좌표계와 관련하여 문제. 예를 들어, 도로의 제한 속도가 100km / hr이면 지구 자체가 절대적으로 정지되어 있지는 않지만 상황에 따라 그렇게 취급된다는 것을 의미합니다.

알버트 아인슈타인은 그의 상대성 이론으로 가장 잘 알려져 있으며, 그의 특수 상대성 아이디어는 현대 사상사에서 가장 획기적인 아이디어 중 하나였습니다. 그의 작업에 참조 프레임을 통합하지 않았다면 아인슈타인은 20 세기 초에 뉴턴의 방정식을 적용 할 수 없었을 것입니다.상대주의매우 빠른 속도와 낮은 질량을 다루는 입자.