Droga, przemieszczenie, tor ruchu

Są to podstawowe pojęcia w kinematyce. Za ich pomocą wraz z pojęciem czasu będziemy opisywać ruch. Istotne jest zrozumienie różnic miedzy tymi pojęciami.

Zapamiętaj

Tor ruchu - linia, po której porusza się ciało.

Droga s - długość toru ruchu.

Wektor położenia - wektor o początku w początku układu współrzędnych i końcu w punkcie, w którym ciało się znajduje w danej chwili.

Przemieszczenie - wielkość wektorowa, opisująca zmianę położenia ciała w czasie. $\Delta \vec{r}=\vec{r_B}-\vec{r_A}$

Tor ruchu

Tor ruchu jest to linia, po której porusza się ciało fizyczne.

Przykład

Jeżeli ciało porusza się po linii prostej, to torem ruchu będzie linia prosta. Torem ruchu Ziemi wokół Słońca jest elipsa. Torem ruchu pocisku od chwili wystrzału do uderzenia jest parabola.

Wyobraź sobie zatem tor ruchu jako linię, którą rysuje ciało podczas ruchu.

Droga

Droga jest to długość toru ruchu. Wielkość tę oznaczamy zwykle literą s.

Droga jest skalarem (liczbą). Nigdy nie przyjmuje ujemnych wartości. Może tylko wzrastać wraz z upływem czasu. Można zatem powiedzieć, że droga jest niemalejącą funkcją czasu.

Przykład

Jeżeli ciało porusza się po okręgu i podczas ruchu wykona 10 pełnych obrotów, to droga przebyta przez to ciało będzie równa dziesięciokrotności obwodu okręgu, stanowiącego tor ruchu tego ciała.

Wektor położenia, wektor wodzący

Wektor położenia (wodzący) ciała w ruchu jest to wektor, którego początek znajduje się w początku układu współrzędnych (odniesienia), a koniec w punkcie, w którym dane ciało się znajduje w zadanej chwili.

Wektor położenia został zobrazowany na poniższym rysunku.

wektor wodzący

Po co wprowadzać pojecie wektorowe dla położenia? Czy nie wystarczy określić położenia za pomocą współrzędnych w układzie współrzędnych? Niedługo przekonasz się, że nie. Wprowadzenie opisu wektorowego do położenia umożliwi nam określanie kierunku ruchu. Skalar nie opisuje kierunku, zaś wektor z definicji go posiada.

Przemieszczenie

Przemieszczenie jest to wielkość wektorowa, opisująca zmianę położenia ciała w czasie.

Jeżeli ciało przemieściło się z punktu A do punktu B, to wektor przemieszczenia opisujemy wzorem:

$\Delta \vec{r}=\vec{r_B}-\vec{r_A}$

Zilustrujemy to jeszcze rysunkiem oraz symulacją.

Przemieszczenie

Symulacja

Poniższa symulacja pozwala obserwować jak zmieniają się wektor przemieszczenia w zależności od toru ruchu, jaki zakreśli poruszający się obiekt w układzie odniesienia.

Zauważ, że przemieszczenie opisuje nam oprócz początkowego i końcowego punktu ruchu także kierunek ruchu. Przemieszczenie może przyjmować ujemne wartości! Zauważ też, że przemieszczenie nie jest równe drodze w ruchu (przećwicz to na symulacji). Sprawdź czemu jest równe przemieszczenie, gdy ciało wykona pełny obrót w ruchu. Zauważ że jest to wektor zerowy! Pojęcie przemieszczenia okazuje się niezwykle istotne przy definiowaniu prędkości ruchu.

Warto tutaj zapoznać się z wiedzą na temat wektorów. Rachunek wektorowy będzie potrzebny w dalszych rozważaniach.

Inne zagadnienia z tej lekcji

Ruch

Ruch można zdefiniować jako zmianę położenia pewnego obiektu względem innego, dowolnie wybranego obiektu (ciała) lub układu tych obiektów, które nazywamy układem odniesienia. To jedno z najpowszechniej występujących zjawisk w przyrodzie. Brak ruchu to spoczynek.

Prędkość

Co to jest szybkość, prędkość średnia i chwilowa? Jak obliczyć prędkość i jaka jest jej jednostka? Jaka jest różnica pomiędzy szybkością a prędkością? Jaka jest jednostka miary prędkości? Wzory na prędkość.

Przyspieszenie

Tak jak w przypadku prędkości, w przypadku przyspieszenia mówimy o wielkości średniej i chwilowej, w zależności od sposobu pomiaru czasu. Z przyspieszeniem mamy do czynienie w przypadku, gdy w czasie trwania ruchu zmienia się prędkość tego ruchu.