Положение, смещение, скорость и ускорение как векторы

Физика > Положение, смещение, скорость и ускорение как векторы

Положение, смещение, скорость и ускорение могут отображаться в качестве векторов, потому что определяются в терминах величины направления.

Задача обучения

• Изучить использование векторов при анализе физических величин.

Основные пункты

• Векторы – стрелки, вмещающие величину и направление. Их применяют в физике для отображения физических величин.
• Смещение – дистанция от объекта к контрольной точке. Оно располагает протяжностью к точке отсчета и направлением, поэтому прекрасно изображается вектором.
• Векторная скорость – скорость изменения положения со временем. Чтобы вычислить ее, нужно понять, как быстро меняется смещение и в каком направлении.
• Ускорение – изменение векторной скорости, требующее величины и направления.
• При изображении векторов может не хватить места, чтобы привлечь их к реальному масштабу, поэтому важно не забывать, какой именно масштаб вы выбрали.

Термины

• Смещение – длина и направление прямой линии между двумя объектами.
• Ускорение – темп изменения скорости со временем.

Пример

На рисунке продемонстрирован пример использования вектора для визуального отображения объекта в физике.

Использование векторов

Векторы используют для отображения физических величин. Чаще всего ими изображают смещение, скорость и ускорение. Комбинация величины и направления выливается в виде стрелки. Длина отмечает величину, а направление показывается кончиком стрелы.

Применения

В физике векторы приносят много пользы, потому что визуально демонстрируют положение, скорость, смещение и ускорение. Если вы рисуете векторы, то можете столкнуться с нехваткой места, чтобы отобразить в полноценном масштабе. Но все можно исправить, если помнить о масштабе. Например, величину 100 можно отобразить длиной в 5 единиц при масштабе 120. Когда инверсия масштаба умножается на отображенную величину, она должна приравниваться к фактической величине.

Положение и смещение

Смещение – дистанция в любом направлении от объекта. Вектор здесь применяется в качестве визуализации перемещения. Вектор позиции отображает позицию объекта вначале координат. Вектор положения отображает позицию относительно контрольной точки, вторичного объекта или изначального положения. Вектор положение – прямая линия, проведенная от любого начала к объекту.

Скорость

Определяется величиной и направлением. Чтобы указать, что объект набирает скорость или тормозит, нужно знать направление. Например, самолет со скоростью 200 км/ч, отправляющийся на северо-восток, отображается вектором в том же направлении и скорости. Величина важна только в качестве сравнения векторов с другим объектом.

Ускорение

Это характеристика изменения скорости, представленная величиной и направлением. Эти значения очень важны. Например, в диаграмме свободного тела полезно использовать вектор ускорения возле объекта, чтобы отметить ускорение в направлении поверхности. Если гравитация выступает единственной влияющей силой, то вектор укажет вниз с величиной 9.81 м/с².

Мы видим человека, взбирающегося на холм. Направление движения определяется углом тета относительно вертикальной оси и длины стрелки, поднимающейся вверх. Также он ускоряется вниз из-за влияния силы тяжести

---