Fizică
Deplasare
Dacă un obiect se deplasează în raport cu un cadru de referință (de exemplu, dacă un profesor se deplasează spre dreapta în raport cu o tablă albă sau un pasager se deplasează spre partea din spate a unui avion), atunci poziția obiectului se schimbă. Această modificare a poziției este cunoscută sub numele de deplasare. Cuvântul „deplasare” implică faptul că un obiect s-a deplasat sau a fost deplasat.
Dezplasare
Dezplasarea este schimbarea poziției unui obiect:
Δx = xf – xo,
unde Δx este deplasarea, xf este poziția finală, iar x0 este poziția inițială.
În acest text, litera grecească majusculă Δ (delta) înseamnă întotdeauna „schimbare în” orice mărime care o urmează; astfel, Δx înseamnă schimbare de poziție. Rezolvați întotdeauna deplasarea prin scăderea poziției inițiale x0 din poziția finală xf.
Rețineți că unitatea SI pentru deplasare este metrul (m) (vezi Mărimi și unități fizice), dar uneori se folosesc kilometri, mile, picioare și alte unități de lungime. Rețineți că atunci când într-o problemă sunt folosite alte unități decât metrul, este posibil să fie nevoie să le convertiți în metri pentru a finaliza calculul.
Figura 2. Un profesor face pași în stânga și în dreapta în timp ce ține o prelegere. Poziția sa față de Pământ este dată de x. Deplasarea profesorului față de Pământ este reprezentată de o săgeată îndreptată spre dreapta.
Figura 3. Un pasager se deplasează de pe scaunul său în partea din spate a avionului. Poziția sa în raport cu avionul este dată de x. Deplasarea de -4,0 m a pasagerului în raport cu avionul este reprezentată de o săgeată spre partea din spate a avionului. Observați că săgeata care reprezintă deplasarea sa este de două ori mai lungă decât săgeata care reprezintă deplasarea profesorului (ea se deplasează de două ori mai departe) în figura 3.
Rețineți că deplasarea are o direcție, precum și o mărime. Deplasarea profesorului este de 2,0 m spre dreapta, iar deplasarea pasagerului avionului este de 4,0 m spre spate. În mișcarea unidimensională, direcția poate fi specificată cu un semn plus sau minus. Atunci când începeți o problemă, trebuie să selectați direcția pozitivă (de obicei, aceasta va fi spre dreapta sau în sus, dar aveți libertatea de a selecta pozitiv ca fiind orice direcție). Poziția inițială a profesoarei este x0 = 1,5 m și poziția ei finală este xf = 3,5 m. Astfel, deplasarea ei este
Δx = xf – xo = 3,5 m – 1,5 m = +2,0 m
În acest sistem de coordonate, mișcarea spre dreapta este pozitivă, în timp ce mișcarea spre stânga este negativă. În mod similar, poziția inițială a pasagerului avionului este x0=6,0 m, iar poziția sa finală este xf=2,0 m, deci deplasarea sa este
Dezechilibrarea sa este negativă deoarece mișcarea sa este spre partea din spate a planului, sau în direcția x negativă în sistemul nostru de coordonate.
Distanța
Deși deplasarea este descrisă în termeni de direcție, distanța nu este. Distanța este definită ca fiind magnitudinea sau mărimea deplasării între două poziții. Rețineți că distanța dintre două poziții nu este aceeași cu distanța parcursă între ele. Distanța parcursă este lungimea totală a drumului parcurs între două poziții. Distanța nu are direcție și, prin urmare, nu are semn. De exemplu, distanța pe care o parcurge profesorul este de 2,0 m. Distanța pe care o parcurge pasagerul avionului este de 4,0 m.
Alertă de concepție greșită: Distanța parcursă vs. magnitudinea deplasării
Este important de reținut că distanța parcursă, totuși, poate fi mai mare decât magnitudinea deplasării (prin magnitudine, înțelegem doar mărimea deplasării fără a ține cont de direcția acesteia; adică doar un număr cu o unitate). De exemplu, profesorul ar putea face pași înainte și înapoi de mai multe ori, poate parcurgând o distanță de 150 m în timpul unei prelegeri, dar totuși să ajungă la doar 2,0 m în dreapta punctului său de plecare. În acest caz, deplasarea ei ar fi de +2,0 m, magnitudinea deplasării ar fi de 2,0 m, dar distanța parcursă ar fi de 150 m. În cinematică avem aproape întotdeauna de-a face cu deplasarea și magnitudinea deplasării și aproape niciodată cu distanța parcursă. Un mod de a ne gândi la acest aspect este să presupunem că ați marcat începutul și sfârșitul mișcării. Deplasarea este pur și simplu diferența dintre pozițiile celor două marcaje și este independentă de calea parcursă în deplasarea între cele două marcaje. Cu toate acestea, distanța parcursă este lungimea totală a drumului parcurs între cele două repere.
Verifică-ți înțelegerea
Un ciclist parcurge 3 km spre vest și apoi se întoarce și parcurge 2 km spre est. (a) Care este deplasarea ei? (b) Ce distanță parcurge ea? (c) Care este magnitudinea deplasării ei?
Figura 4.
Soluții
(a) Deplasarea biciclistului este Δx = xf – xo=-1 km. (Deplasarea este negativă deoarece considerăm că estul este pozitiv și vestul este negativ.)
(b) Distanța parcursă este de 3 km + 2 km = 5 km.
(c) Magnitudinea deplasării este de 1 km.
Rezumat al secțiunii
- Cinematica este studiul mișcării fără a lua în considerare cauzele ei. În acest capitol, ea se limitează la mișcarea de-a lungul unei linii drepte, numită mișcare unidimensională.
- Dezechilibrarea este schimbarea poziției unui obiect.
- În simboluri, deplasarea Δx este definită ca fiind
Δx = xf – xo,
unde xo este poziția inițială și xf este poziția finală. În acest text, litera grecească Δ (delta) înseamnă întotdeauna „schimbare în” orice cantitate care o urmează. Unitatea SI pentru deplasare este metrul (m). Deplasarea are o direcție, precum și o mărime.
- Când începeți o problemă, stabiliți care direcție va fi pozitivă.
- Distanța este mărimea deplasării între două poziții.
- Distanța parcursă este lungimea totală a drumului parcurs între două poziții.
Întrebări conceptuale
1. Dați un exemplu în care există distincții clare între distanța parcursă, deplasarea și mărimea deplasării. Identificați în mod specific fiecare mărime din exemplul dumneavoastră.
2. În ce condiții distanța parcursă este egală cu mărimea deplasării? Care este singurul caz în care magnitudinea deplasării și deplasarea sunt exact aceleași?
3. Bacteriile se deplasează înainte și înapoi cu ajutorul flagelilor lor (structuri care arată ca niște cozi mici). Au fost observate viteze de până la 50μm/s (50 c 10-6 m/s). Distanța totală parcursă de o bacterie este mare pentru dimensiunea sa, în timp ce deplasarea sa este mică. De ce se întâmplă acest lucru?
.