Наверняка вы обращали внимание, что в физике есть два очень похожих термина - перемещение и пройденный путь. К сожалению, ученики частенько их путают, не отдавая себе отчёт, что понятия эти очень важно отличать друг от друга и видеть разницу в их физическом смысле. Обязательно дочитайте статью до конца!
Путаница начинается с того, что физику начинают изучать с основ механики. Именно в механике изначально появляется перемещение и выводится его отличие от пройденного пути. Критиковать учебный курс тут сложно, поскольку если изначально первым делом давать ученику истинный смысл явления перемещения и описывать, откуда оно всё происходит, то, скорее всего, будет шок или стена непонимания.
Давайте для начала вспомним, чем перемещение отличается от пройденного пути.
Различия пройденного пути и перемещения
Пройденный путь - это штука очевидная и легко воспринимаемая сознанием. Если велосипедист едет в магазин, то одометр или счётчик пройденного расстояния укажет пройденный им путь. Ну а линия, по которой он этот путь проходил, будет являться траекторией.
Траектория может совпадать с перемещением, а может и не совпадать. Ну а сам путь - величина скалярная, то есть не имеет направления.
Перемещение - величина уже векторная и направленная. Думаю, из рисунка ясно, откуда появилось различие и чем перемещения является. Это направленный отрезок прямой, который соединяет начальную точку пути и конечную точку пути. Факт того, что он "направленный" и образует вектор.
В простой жизни и на практике мы всегда говорим именно о пройденном пути. Например, если нам нужно пройти между домами за батоном хлеба, то мы будем оценивать трудозатраты явно не по перемещению, а по преодолению всей длины траектории. Если же мы измеряем затраты топлива автомобилем, то, самом собой, тоже делаем это по длине траектории. Вполне может получаться, что перемещение до дачи составит 100 километров, а реальный путь будет составлять 180 километров. Горючее считаем исходя из 180 км.
Выходит, перемещение - это паразитный эффект, который ориентирован на путаницу в понятиях и не имеет никакого реального физического смысла? Вовсе нет!
Так почему всё же нужно было вводить перемещение?
Мы с самого начала вспомнили, что прежде, чем делать выводы о бесполезности, неплохо было бы ознакомиться с более глубокими понятиями физики.
Ключевое тут - реальное положение точки или объекта в многомерном пространстве.
Даже если исходить из того, что у нас имеется трехмерное пространство (хотя измерений намного больше), то для физики во многих случаях будет значимо не то, что один объект крутил кругаля по траектории, а второй был в одной точке, а реальные их координаты в начальный момент времени и в конечный момент времени.
Физический смысл множества понятий построен именно на процессе перемещения без учета реального пути и не случайно. Это будет важным во всех разделах физики.
Например, изучая электрофизику, нам нужно будет учитывать реальное положение заряда в каком-либо поле и его действительное перемещение, а не путь, пройденный этим зарядом. Ведь тот же потенциал мы рассматриваем относительно конкретных точек. А уж как там тащили заряд и через какие овраги нам, в общем-то, безразлично :) Важно, что изначально он был в точке 0, а потом появился в точке 1. И это очень значимо с физической точки зрения. Правда в большинстве примеров вы увидите, что перемещение заряда будет всегда совпадать с траекторией, что лишний раз запутает и создаст впечатление бессмысленности понятия перемещение.
Да и если уж рассматривать простую механику, то перемещение является куда более "говорящей" величиной. Скажем, нам нужно отправить поисковый вертолет для спасения туриста. Если бы мы знали только путь, пройденный туристом и планируемую траекторию, мы не смогли бы сказать где именно он находится сейчас. Если бы мы говорили о перемещении, то было бы понятно, что вертолёту нужно искать его в радиусе 5 км от базы. Ведь турист переместился из точки с координатами (10,95) в точку с координатами (15,98).
Перемещение вводится, чтобы охарактеризовать местоположение тела в произвольный момент времени
Более глубокое понимание смысла перемещения появляется, увы, только после изучения следующих разделов физики. В механике 7 класса оно и правда кажется бесполезным. Но на тот момент ещё не ясно, что в той же механике при расчёте сложных задачек, разбираемых уже преимущественно сопроматом, речь всегда идёт о именно о перемещении точки, а не о пройденном ей пути.
Теперь представьте, что захотели мы сделать телепорт, который так часто встречается в фантастических книгах и фильмах. С физической точки зрения, все параметры нужно будет высчитывать исходя из перемещения объекта, а не его пути. Сам объект может следовать хоть через черные дыры, хоть через неизвестную галактику. Но нам нужно обеспечить его перенос из точки А в точку Б. Количество необходимой энергии для телепортации тоже будет рассчитываться из реального перемещения. С физической точки зрения и следуя теории поля, объект идентифицируется координатами и все трудозатраты зависят от начальных и конечных координат.
Пожалуйста, подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Сейчас это очень важно для выживания проекта!
------
Полезный путеводитель по научно-популярным каналам ДЗЕНа: смотрите здесь
------
Ещё интересные статьи с моего канала:
