位移:从起点到终点的有向线段
我们举一个例子来说明一下二者的区别和联系:
物体从点A沿半径为R = 2m的圆移动半圆
距离 s = πR = 2πm 无方向
位移X=2R=4m,方向从A到B
附加信息:
位移()质点位置的变化用连接两位置的有向线段表示。如图所示,在时刻t,质点在Q点,在时刻t+△t,质点在Q'点。该矢量表示质点从时刻t开始在△t时间间隔内的位移。它等于Q'点处的半径矢量与Q点处的半径矢量之差,即△r=r(t+△t)-r(t)。
同时,质点在△t时间间隔内沿轨迹曲线从Q点移动到Q',所经过的距离即为弧长(标量)。因此,位移与距离是两个不同的概念。当△t很小时,位移矢量模与距离之差是一个高阶小量;当△t→0时,二者相等。
位移方向和速度方向
速度方向与位移方向没有直接的关系,只有在无返回的直线运动(即朝一个方向运动)的情况下,速度方向与位移方向才必须相同,否则,速度方向与位移方向可以相同,也可以不同。
例如,在垂直投掷运动中,物体上升时,速度方向(向上)与位移方向(向上)相同,而在下落过程中,在未落回投掷点之前位移是标量还是矢量,速度方向(向下)与位移方向(向上)相反,如果越过投掷点后还能继续下落位移是标量还是矢量,那么速度方向(向下)与位移方向(向下)相同,因此需要根据具体情况具体判断。
在曲线运动中,速度方向通常与位移方向不同,因为速度方向是轨迹的切线方向,而且通常与轨迹上任意两点的连线(位移)方向形成非零夹角。
位移的方向是从运动的起点(你选择的运动的起始点)到运动的终点(也就是物体在结束时刻的所在点。起始点只有一个,结束时间可以根据问题确定,对应不同的时间段)。比如上面提到的垂直向上运动,起始点就是物体被抛出的点,而终点则取决于问题中给出的时间长度,因为整个运动过程可以分为几段。
当一个质点从空间中的一个位置运动到另一个位置时,其轨迹的长度叫质点在这个运动过程中所行进的距离。距离是一个标量,也就是没有方向的量。位移与距离是两个不同的物理量。在直线运动中,距离是直线轨迹的长度;在曲线运动中,距离是曲线轨迹的长度。当物体在运动过程中经过一段时间后回到原来位置时,距离不为零,但位移为零。
参考文献:百度百科-距离 百度百科-位移