الإزاحة هي متجه للمسافة والاتجاه في الهندسة والميكانيكا.
الاقصر مسافة بين نقطتين هو طول متجه الإزاحة. نظرًا لأن الإزاحة عبارة عن متجه ، فهي تمثل مقدار واتجاه الحركة في خط مستقيم بين نقطتي البداية والنهاية للمسار. وحدة الإزاحة بالأمتار في نظام الوحدات الدولي للوحدات.
دعونا نلقي نظرة على بعض الأشياء المشتركة والمتنوعة أمثلة من الإزاحة لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل.
معلم يمشي عبر السبورة
إذا تحرك المعلم ذهابًا وإيابًا عبر السبورة عدة مرات ، فإنه يميل إلى قطع مسافة أكبر من الحجم الفعلي للإزاحة.
هذا لأن الإزاحة تُحسب على أنها فقط أقصر طول للمسار من البداية إلى نقطة النهاية. لنفترض أن المعلم يبدأ من 1.2 متر كنقطة أولية ويتوقف عند 3.2 متر على اليمين. ثم الإزاحة المغطاة هي ∆x = 3.2 م - 1.2 م = + 2.0 م. تشير الإشارة الموجبة إلى الحركة في الاتجاه الصحيح لنظام الإحداثيات ، بينما تشير الإشارة السلبية إلى الحركة في الاتجاه الأيسر.
راكب يمشي بالنسبة للطائرة
دعونا نفكر في انتقال الراكب إلى النهاية الخلفية نسبي إلى الطائرة كإحدى أمثلة الإزاحة.
إذا بدأ الراكب من 5.0 م ، وسافر إلى الطرف الخلفي للطائرة ، وتوقف عند 2.0 م ، فإن الإزاحة تساوي ∆x = 2.0 م - 5.0 م = - 3.0 م. تشير العلامة السلبية إلى أن الشخص قد سافر في الاتجاه السلبي لنظام الإحداثيات.
حركة موازية لخط العرض
يمكن أن تشير الحركة في الاتجاه الموازي لخط عرض الأرض أيضًا إلى الإزاحة.
لنفترض أننا استأجرنا إحدى تلك المروحيات الضخمة وربطناها ببرج إيفل من أجل نقلها إلى فيينا ، النمسا. يشير هذا إلى إزاحة أيقونة ضخمة تتحرك على مسافة 1,033.81 كيلومترًا شرقًا على طول خط العرض 48 الموازي لخط العرض.
شمعة متحركة على المنضدة
لنقلد المثال أعلاه عن طريق تحريك شمعة من جانب إلى جانب آخر من الطاولة.
لنفترض أن شمعة تحركت من 1.0 متر على الطاولة إلى 2.5 متر في الاتجاه الشرقي. ومن ثم فإن الإزاحة التي غطت الشمعة هي ∆x = 2.5 م - 1.0 م = - 1.5 م. في هذه الحالة ، تعتبر الحركة في الاتجاه الشرقي حركة إيجابية ، تمامًا مثل الحركة في الاتجاه الأيمن في الأمثلة أعلاه.
عداء ببطء على مسار للركض
دعونا نأخذ مثال عداء ببطء على مسار للركض.
لنفترض أن العداء ركض لمسافة 50 مترًا شرقًا قبل أن يدرك أنه فقد هاتفه في مكان ما على المسار. أعاد 45 م إلى الغرب ليجدها. قطع مسافة 60 مترًا أخرى قبل أن يستدير لاستئناف هروله في الاتجاه الشرقي. على الرغم من أنه قد قطع مسافة 50 م + 45 م + 50 م = 145 م ، فإن إزاحته الكلية 55 م باتجاه الشرق.
المتزحلق عبر البلاد
ضع في اعتبارك الرسم البياني أدناه لمتزلج عبر البلاد في أوقات مختلفة.
يأخذ المتزلج منعطفًا U ويبدأ في التحرك في الاتجاه المعاكس في كل وقت محدد. في نظرة عامة ، ينتقل المتزلج من النقطة A إلى B إلى C ويتوقف أخيرًا عند النقطة D. ويمكن ملاحظة أن المتزلج يغطي إزاحة 140 مترًا باتجاه يمين نظام الإحداثيات.
مدرب كرة قدم يسير على طول الخطوط الجانبية
دعونا نفكر في أن مدرب كرة قدم يسير جيئة وذهابا على طول هامش ملعب كرة القدم.
يشير الرسم البياني أعلاه إلى الوضع اللحظي للحافلة في أوقات محددة. يبدأ في التحرك من نقطة واحدة محددة ثم يعكس اتجاهه في كل نقطة محددة تالية. على الرغم من قطعها مسافة كبيرة جدًا ، فإن الحافلة تقطع إزاحة 55 مترًا فقط نحو اليسار.
طفل يلعب في حقل مستطيل
افترض أن الطفل قرر الركض على طول الحواف أثناء اللعب في حقل مستطيل.
يبدأ الطفل في هذا المثال في الركض من أحد أركان الحقل وينتهي في نفس الزاوية. نظرًا لأن النقطة الأولية في مساره هي نفس النقطة الأخيرة ، فإن الإزاحة التي يغطيها الطفل تساوي صفرًا.
راكب الدراجة النارية على طوق أفقي
افترض أن راكب الدراجة النارية يركب في طوق أفقي نصف قطره 15 مترًا ويغطي 3/4th من نفس الشيء كما في الرسم البياني أدناه.
تُحسب الإزاحة على أنها طول أقصر مسار خط مستقيم بين نقطتي البداية والنهاية. ومن هنا من الرسم البياني أعلاه ، ∆x = √2 x نصف القطر = 15√2 م.
أكثر أسئلة متكررة
س: هل الإزاحة كمية قياسية أم كمية متجهة؟
ج: الإزاحة هي كمية متجهة لأنها تمثل الحجم والاتجاه.
س: هل يمكن لجسم أن يقطع مسافة مساوية لمقدار الإزاحة التي يقطعها؟
ج: نعم ، يمكن أن يغطي الجسم إزاحة مساوية للمسافة المقطوعة إذا سافر في مسار خط مستقيم دون تغيير في اتجاهه.
س: هل يمكن أن يقطع جسم إزاحة صفرية على الرغم من تحركه خلال مسافة؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، ادعم إجابتك بمثال.
ج: نعم ، إذا كان جسم ما يغطي مسارًا دائريًا ، وأن نقطة البداية لها نفس نقطة النهاية ، فإن الإزاحة المغطاه تصبح صفرًا ؛ بالرغم من أن المسافة تساوي محيط المسار الدائري.
س: هل يمكن أن تكون الإزاحة التي يغطيها الجسم سالبة؟
ج: نظرًا لأن الإزاحة عبارة عن متجه يمثل الحجم والاتجاه ، فيمكنه أيضًا إظهار إشارة سالبة للدلالة على الحركة السلبية في نظام الإحداثيات.
