تعريف المسافة في الفيزياء

كتابة دعاء اشرف آخر تحديث: 23 سبتمبر 2020 , 03:25

المسافة هي أحد تلك المفاهيم الفطرية التي لا يبدو أنها تتطلب تفسيرًا ومع ذلك فقد توصلت إلى تعريف أولي أعتقد أنه جيد إلى حد ما ، المسافة هي قياس الفترة بين موقعين ، والمسافة هي مقياس قياسي للفاصل الزمني بين موقعين يتم قياسهما على طول المسار الفعلي الذي يربط بينهما .

تعريف المسافة والإزاحة

المسافة والإزاحة كميتان قد يبدو أنهما يعنيان نفس الشيء ولكن لهما تعريفات ومعاني مختلفة بوضوح .

المسافة هي كمية قياسية تشير إلى “مقدار الأرض التي غطاها كائن” أثناء حركته .
الإزاحة عبارة عن كمية متجهة تشير إلى “مدى بُعد الكائن عن مكانه” ؛ إنه التغيير الكلي للكائن في الموضع لاختبار فهمك لهذا التمييز ، ضع في اعتبارك الحركة الموضحة

في المثال يمشي مدرس فيزياء مسافة 4 أمتار شرقا ، ومترين جنوبا ، و 4 أمتار غربًا ، وأخيراً مترين شمالًا على الرغم من أن معلمة الفيزياء قد قطعت مسافة إجمالية قدرها 12 مترًا ، فإن إزاحتها تساوي 0 متر. أثناء حركتها ، “غطت 12 مترًا من الأرض” (المسافة = 12 مترًا) .

ومع ذلك ، عندما تنتهي من المشي ، لا تكون “في غير مكانها” – أي أنه لا يوجد إزاحة لحركتها (الإزاحة = 0 م) الإزاحة ، كونها كمية متجهة ، يجب أن تولي الاهتمام للاتجاه. 4 أمتار من الشرق يلغي 4 أمتار غربا والجنوب 2 متر يلغي 2 متر شمالا الكميات المتجهة مثل الإزاحة تدرك الاتجاه الكميات العددية مثل المسافة تجهل الاتجاه عند تحديد المسافة الإجمالية التي يقطعها مدرس الفيزياء ، يمكن تجاهل الاتجاهات المختلفة للحركة .

استخدم الرسم البياني لتحديد الإزاحة الناتجة والمسافة التي قطعها المتزلج خلال هذه الدقائق الثلاث. ثم انقر فوق الزر لرؤية الجواب.

للإجابة

المتزلج يغطي مسافة (180 م + 140 م + 100 م) = 420 م . ويبلغ إزاحتها 140 مترًا جهة اليمين .

فكر في أن مدرب كرة قدم يسير ذهابًا وإيابًا على طول الخطوط الجانبية  يوضح الرسم البياني العديد من مواقف المدرب في أوقات مختلفة في كل موقع محدد ، يقوم المدرب “بالدوران على شكل حرف U” ويتحرك في الاتجاه المعاكس بمعنى آخر ، ينتقل المدرب من الموضع A إلى B إلى C إلى D .

ما هي إزاحة المدرب الناتجة ومسافة السفر؟

الإجابة

المدرب يغطي مسافة

(35 ياردة + 20 ياردة + 40 ياردة) = 95 ياردة . ولديه إزاحة 55 ياردة اليسار .

لفهم التمييز بين المسافة  و كيفية حساب الازاحة ، يجب أن تعرف التعريفات يجب أن تعلم أيضًا أن الكمية المتجهة مثل الإزاحة تدرك الاتجاه وأن الكمية القياسية مثل المسافة تجهل الاتجاه عندما يغير جسم ما اتجاه حركته ، فإن الإزاحة تأخذ هذا التغيير في الاعتبار ؛ الاتجاه المعاكس يبدأ فعليًا بإلغاء أي إزاحة كانت موجودة في السابق . [1]

الفرق بين المسافة والإزاحة

الفرق بين المسافة والازاحة في أنهما كميتان مختلفتان ، ولكنهما مرتبطان إذا أخذت المثال الأول من السير حول المكتب ، فيجب أن يكون واضحًا أن المسافة في بعض الأحيان تساوي حجم الإزاحة ، هذا هو الحال بالنسبة لأي من مقاطع المتر الواحد ولكن ليس هذا هو الحال دائمًا لمجموعات المقاطع ، بينما أتتبع خطواتي تمامًا حول المكتب ، سرعان ما تبدأ المسافة والإزاحة في رحلتي في التباعد ، تزداد المسافة المقطوعة بشكل منتظم ، لكن الإزاحة تتقلب قبل أن تعود في النهاية إلى الصفر .

يوضح هذا المثال المصطنع أن المسافة والإزاحة لهما نفس الحجم فقط عندما ننظر إلى فترات زمنية صغيرة. نظرًا لأنه يتم قياس الإزاحة على أقصر مسار بين نقطتين ، فإن حجمه يكون دائمًا أقل من المسافة أو مساويًا لها .

لا تتأثر المسافة والإزاحة بانعكاس نظام الإحداثيات هذا ليس صحيحًا بالنسبة لجميع الكميات الفيزيائية تسمى تلك التي لا تعمل بالطريقة نفسها عند عرضها في المرآة بالمتجهات الكاذبة بعض الأمثلة على المتجهات الزائفة هي عزم الدوران ، والدوران ، والمجال المغناطيسي دائمًا ما يرتبط تجاه الناقل الكاذب بقاعدة يدوية من نوع ما (مثل تلك المستخدمة في الضرب المتجه) ، ولكن كما ناقشنا للتو وكما يعلم الجميع ، تصبح اليد اليمنى هي اليد اليسرى وتصبح اليد اليسرى اليد اليمنى عند النظر إليها في المرآة اليد الخاطئة تعني الاتجاه الخاطئ يبدو أن الفضاء يعرف الفرق بين اليسار واليمين لبعض الكميات .

قانون المسافة في الفيزياء

ماذا سيكون رمزًا جيدًا للمسافة؟ D هذا رمز جيد بالنسبة لنا الناطقين بالإنجليزية ، لكن ماذا عن بقية الكوكب؟ (في الواقع ، يتم تهجئة المسافة بالفرنسية كما هي في اللغة الإنجليزية ، ولكن يتم نطقها بشكل مختلف ، لذلك قد يكون هناك سبب لاختيار d بعد كل شيء في العصر الحالي ، اللغة الإنجليزية هي اللغة السائدة في العلم ، مما يعني أن الكثير تعتمد رموزنا على الكلمات الإنجليزية المستخدمة لوصف المفهوم المرتبط المسافة لا تندرج ضمن هذه الفئة ومع ذلك ، وتستخدم D لتمثيل المسافة .

إجمالي المسافة المقطوعة = السرعة × إجمالي الوقت المستغرق

Distance Formula

Δd=d1+d2

وحدة المسافة

وحدة المسافة والإزاحة في النظام الدولي للوحدات هي المتر [م] ، المتر أطول قليلاً من المسافة بين طرف الأنف ونهاية الإصبع الأبعد في اليد الممدودة لرجل بالغ نموذجي ، تم تعريفها في الأصل على أنها جزء من عشرة ملايين من المسافة من خط الاستواء إلى القطب الشمالي كما تم قياسها عبر باريس (بحيث يكون محيط الأرض 40 مليون متر) ؛ ثم طول القضيب المعدني المقطوع بدقة في قبو خارج باريس ؛ ثم عدد معين من الأطوال الموجية لنوع معين من الضوء. يتم الآن تحديد الأعداد من حيث سرعة الضوء . متر واحد هو مسافة الضوء (أو أي إشعاع كهرومغناطيسي آخر بأي طول موجي) ينتقل عبر الفراغ .

هناك أيضًا العديد من الوحدات الطبيعية المستخدمة في علم الفلك وعلوم الفضاء مثل : المسافات في الفضاء الخارجي القريب أحيانًا بنصف قطر الأرض : 6.4 × 106 م. بعض الأمثلة: كوكب المريخ لديه حوالي نصف قطر الأرض ، وحجم المدار المتزامن مع الأرض حوالي 6 نصف قطر أرضي ، والفصل بين الأرض والقمر حوالي 60 نصف قطر أرضي .

يُطلق على متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس وحدة فلكية : حوالي 1.5 × 1011 م. المسافة من الشمس إلى المريخ 1.5 وحدة فلكية ؛ من الشمس إلى المشتري ، 5.2 au ؛ ومن الشمس إلى بلوتو  40 وحدة فلكية يقع النجم الأقرب للشمس ، Proxima Centauri ، على بعد حوالي 270.000 وحدة فلكية .

بالنسبة للمسافات الكبيرة حقًا ، فإن السنة الضوئية هي الوحدة المفضلة السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ بعد عام واحد. تساوي 9.5 × 1015 م (حوالي عشرة تريليون كيلومتر أو ستة تريليون ميل) . [2]

أما في قوانين السرعة والتسارع في الفيزياء فقد اكتشف العالم (جاليليو) مبدأ التسارع حيث اكتشف أن الجسم المتداول يزيد سرعته بنفس المقدار في فترات زمنية متساوية ، واعتقد (جاليليو) أن أي جسم ساقط يزيد من سرعته بنفس المقدار بعد كل متر يقطعه ومنها يمكن تطبيق قانون السرعة ، إلا أنه بعد عدة تجارب عليه أصبح واضحًا له أن سرعته تزداد بنفس المقدار بعد مرور كل ثانية .

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق