Удаљеност насупрот расељавању: која је разлика и зашто је то важно (са дијаграмом)

У основи је физике описивање кретања објеката кроз простор у смислу њиховог положаја, брзине и убрзања у функцији времена.

Како су векови одмицали, а људи проширивали моћ алата за посматрање којима су располагали, та тежња за тачним учењемШтапредмети раде у физичком простору икадаје порасло тако да укључује изузетно мале предмете, попут атома, па чак и њихове компоненте, са целим подручјем квантне физике или квантне механике, насталим као резултат.

Ипак, прво што сваки студент физике научи су основни закони и једначине Невтонове механике. Стога обично почиње једнодимензионалним кретањем и прелази на кретање у две димензије (горе-доле и бок у страну) као што је кретање пројектила, уводећи јединствено Земљино гравитационо убрзање од 9,8 метара у секунди у секунди (Госпођа²).

Једном када сте постали вешти у њиховом заједничком коришћењу у проучавању покрета и природе класичне механике, постаћете развијени боље уважавање разлика које на први поглед изгледају тривијално, а заправо су све само не тривијалне, као што је разлика измеђуудаљеностипремештај​.

Удаљеност и померање су уобичајено побркани термини у физици који су важни за исправљање. Удаљеност је аскаларна количина, укупна удаљеност коју је прешао предмет; расељавање је авектоска величина, најкраћи пут у правој линији између почетне и крајње позиције.

Разлика између векторске величине и скаларне величине је у томе што векторске величине укључују информације о правцу; скаларне величине су једноставно бројеви. „Полу-стрелице“ изнад променљиве означавају да је то векторска величина. Израз за укупно померањерчестице у к, и-координатној равни, у векторском запису, је:

Ево,иијсу "јединични вектори" у правцу к-, односно и; они се користе за цртање компонената дате векторске величине која показује у смеру који није ос, а њихова сопствена величина је по договору 1.

Све што се креће у односу на фиксни референтни оквир покрива удаљеност. Особа која корача напред-назад брзином од 2 м / с, чекајући аутобус и непрестано се враћа на исто место, има брзину од 2 м / с, али брзину од 0. Како је то могуће?

Физичари користе почетни и крајњи положај за израчунавање померања објекта, што је само најкраћи пут од његовог почетног положајаадо свог коначног положајаб​ ​чак и ако објекат није кренуо овом директном, правом линијом да би стигао тамо. Депласман математички поприма облик д = к_ф - Икс_и, или је хоризонтални помак једнак коначном положају минус почетни положај).

Да би се израчунао потребан је пређени путПросечна брзина(тј. укупна удаљеност током одређеног временског периода). И удаљеност и брзина су скаларне величине, па се природно налазе заједно. Расељавање је потребно за проналажењеконачна позицијапредмета; говори не само о удаљености од почетног положаја, већ ио нето смеру вожње.

Будући да је померање векторска величина, она се, а не растојање, мора користити за проналажење просечне брзине, друге векторске величине.Просечна брзина је укупно померање објекта током одређеног временског периода.Ако сат времена возите бицикл око овалног слоја и пређете 20 миља, просечна брзина је 20 миља / сат, али ваша просечна брзина је нула због недостатка померања са вашег старта положај.

На сличној напомени, да су путни знакови уместо „СПЕЕД ЛИМИТ“ садржали „ОГРАНИЧЕЊЕ БРЗИНЕ“, било би много лакше изаћи из карте за пребрзу вожњу. Све што треба да урадите је да се уверите да сте се зауставили на истом месту на којем вас је први приметио полицајац и да бисте могли Тврдите да је ваше растојање очигледно нула, што значи да је брзина нула за дефиниција. (У реду, можда и није тако добра идеја из различитих разлога!)

Размотрите следеће сценарије:

• Аутомобил вози три блока северно и четири блока источно. Укупнаудаљеностпутовање предмета је 4 + 3 = 7 блокова. Али укупнопремештајје најкраћа удаљеност од места на којем аутомобил започиње и завршава путовање, а то је дијагонална линија, хипотенуза правоуглог троугла са краковима 3 и 4. Из питагорејске теореме, 3² + 4² = 25, па је дужина хипотенузе квадратни корен ове вредности, који је 5. Вектор померања показује од почетног до крајњег положаја.

• Особа крене на север од своје куће 100 метара до парка, а затим се враћа кући пре него што настави 20 метара на југ да провери пошту. Сат ФитБит или ГПС означавао би укупан пређени пут од 100 м + 100 м + 20 м = 220 м. Али ако је почетна тачка кућа која се налази на почетку (тачка 0, 0 на координатној равни), а коначни положај је поштанско сандуче, које је на (0, −20), особа завршава на само 20 метара од места где је започела, чинећи укупно расељавање −20 м.

Негативни знак је важан јер је одабран референтни оквир да се парк постави у позитивном смеру на к оси. Могло се то уредити и обрнуто, у том случају би расељавање особе износило + 20 м уместо -20 м.

• Спортиста пре доручка (25 кругова) трчи 10 км стандардном стазом од 400 метара.

Шта јеУкупна раздаљинаони су путовали? (10 километара.)

Шта јеукупно расељавање?(0 м, мада подсећати тркача на ово након трке можда није паметно!) 

Одређивање положаја објекта у свемиру полазна је основа за безброј физичких проблема. Већином се у почетним и средњим вежбама користе једнодимензионалне (само к) или дводимензионалне (к и и) системима како би проблеми били претешки, али принципи се протежу и на тродимензионални простор као па.

Честици која се креће у дводимензионалном простору могу се доделити к- и и координате за њен положај, брзину промене положаја (брзинав) и његову брзину промене брзине (убрзањеа). Време је, наравно, означенот​.

Велики део класичне физике ослања се на једначине које описују кретање великог научника и математичара Исааца Невтона. Њутнови закони кретања су за физику оно што је ДНК за генетику: они садрже већи део приче и неопходни су јој.

​Њутнов први законнаводи да ће сваки предмет остати у мировању или у равномерном кретању у правој линији уколико на њега не делује спољна сила.Њутнов други законје можда најмање добро препознат од ове три јавности, јер се не може лако свести на једноставну фразу, већ уместо тога тврди дането​ ​сила једнака је производу масе и убрзања​:

Трећи закон каже да свако дејство (тј. Сила) у природи има једнаку и супротну реакцију.

Положај објекта при константној брзини представљен је линеарним односом:

где је х₀ је померање у тренутку т = 0.

Ово поприма већи значај у напредној физици, али важно је нагласити да када физичари изјаве да је нешто „унутра“ кретање, "значе у односу на координатни систем или други референтни оквир који је фиксиран с обзиром на променљиве у проблем. На пример, поштено је рећи да ако је ограничење брзине пута 100 км / сат, подразумева се да се и сама Земља, иако очигледно није стационарна у апсолутном износу, као таква третира у контексту.

Алберт Ајнштајн је најпознатији по својој теорији релативности, а његова посебна идеја релативности била је једна од најпреломнијих у историји модерне мисли. Без укључивања референтних оквира у своје дело, Ајнштајн не би могао да прилагоди Њутнове једначине почетком 20. века како би одговараорелативистичкичестице, које се баве врло великим брзинама и малим масама.