位移:從起點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段
我們舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明一下二者的區(qū)別和聯(lián)系:
物體從點(diǎn)A沿半徑為R = 2m的圓移動(dòng)半圓
距離 s = πR = 2πm 無(wú)方向
位移X=2R=4m,方向從A到B
附加信息:
位移()質(zhì)點(diǎn)位置的變化用連接兩位置的有向線段表示。如圖所示,在時(shí)刻t,質(zhì)點(diǎn)在Q點(diǎn),在時(shí)刻t+△t,質(zhì)點(diǎn)在Q'點(diǎn)。該矢量表示質(zhì)點(diǎn)從時(shí)刻t開(kāi)始在△t時(shí)間間隔內(nèi)的位移。它等于Q'點(diǎn)處的半徑矢量與Q點(diǎn)處的半徑矢量之差,即△r=r(t+△t)-r(t)。
同時(shí),質(zhì)點(diǎn)在△t時(shí)間間隔內(nèi)沿軌跡曲線從Q點(diǎn)移動(dòng)到Q',所經(jīng)過(guò)的距離即為弧長(zhǎng)(標(biāo)量)。因此,位移與距離是兩個(gè)不同的概念。當(dāng)△t很小時(shí),位移矢量模與距離之差是一個(gè)高階小量;當(dāng)△t→0時(shí),二者相等。
位移方向和速度方向
速度方向與位移方向沒(méi)有直接的關(guān)系,只有在無(wú)返回的直線運(yùn)動(dòng)(即朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng))的情況下,速度方向與位移方向才必須相同,否則,速度方向與位移方向可以相同,也可以不同。
例如,在垂直投擲運(yùn)動(dòng)中,物體上升時(shí),速度方向(向上)與位移方向(向上)相同,而在下落過(guò)程中,在未落回投擲點(diǎn)之前位移是標(biāo)量還是矢量,速度方向(向下)與位移方向(向上)相反,如果越過(guò)投擲點(diǎn)后還能繼續(xù)下落位移是標(biāo)量還是矢量,那么速度方向(向下)與位移方向(向下)相同,因此需要根據(jù)具體情況具體判斷。
在曲線運(yùn)動(dòng)中,速度方向通常與位移方向不同,因?yàn)樗俣确较蚴擒壽E的切線方向,而且通常與軌跡上任意兩點(diǎn)的連線(位移)方向形成非零夾角。
位移的方向是從運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)(你選擇的運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn))到運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)(也就是物體在結(jié)束時(shí)刻的所在點(diǎn)。起始點(diǎn)只有一個(gè),結(jié)束時(shí)間可以根據(jù)問(wèn)題確定,對(duì)應(yīng)不同的時(shí)間段)。比如上面提到的垂直向上運(yùn)動(dòng),起始點(diǎn)就是物體被拋出的點(diǎn),而終點(diǎn)則取決于問(wèn)題中給出的時(shí)間長(zhǎng)度,因?yàn)檎麄€(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以分為幾段。
當(dāng)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)從空間中的一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí),其軌跡的長(zhǎng)度叫質(zhì)點(diǎn)在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所行進(jìn)的距離。距離是一個(gè)標(biāo)量,也就是沒(méi)有方向的量。位移與距離是兩個(gè)不同的物理量。在直線運(yùn)動(dòng)中,距離是直線軌跡的長(zhǎng)度;在曲線運(yùn)動(dòng)中,距離是曲線軌跡的長(zhǎng)度。當(dāng)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后回到原來(lái)位置時(shí),距離不為零,但位移為零。
參考文獻(xiàn):百度百科-距離 百度百科-位移