Tor ruchu, droga i przemieszczenie

około 10 minut
W tej lekcji1/15

Przebiegłam właśnie całe okrążenie bieżni — równe 400 metrów, ledwo dyszę! A znajomy fizyk patrzy na mnie i mówi: gratuluję, twoje przemieszczenie wynosi zero. Zero?! Przecież się naprawdę nabiegałam! Zaraz sprawdzimy, kto tu ma rację — bo w fizyce droga i przemieszczenie to dwie różne rzeczy.

Tor, czyli ślad, jaki zostawia ruch

Wyobraź sobie, że ciało w ruchu zostawia za sobą ślad — jak samolot smugę na niebie albo rower ślad opon na mokrym piasku. Ta linia to właśnie tor ruchu.

xy112233445566778899startkosz
Tor krzywoliniowy: ślad, jaki zostawia piłka lecąca do kosza

Kształt toru zależy od układu odniesienia

Uwaga na jedną rzecz: kształt toru zależy od układu odniesienia — a ten już znasz z poprzedniej lekcji. Zawór w kole jadącego roweru względem ramy roweru zatacza okrąg, ale względem drogi kreśli falującą krzywą.

Droga i przemieszczenie — licznik kroków kontra linijka

Skoro tor to linia, po której ciało się porusza, to:

Licznik kroków i linijka na jednej trasie

Droga działa jak licznik kroków: dolicza każdy metr, obojętnie w którą stronę idziesz. Przemieszczenie działa jak linijka przyłożona od startu do mety: interesuje je tylko, gdzie ruch się zaczął i gdzie skończył.

Kiedy obie wielkości są równe

Droga wyszła większa niż przemieszczenie — i tak jest zawsze, gdy tor nie jest prostą przebytą w jedną stronę. Równe są tylko wtedy, gdy ciało jedzie prosto i nie zawraca.

Spacer z zakrętem — liczymy obie wielkości

  1. 1

    Listonoszka idzie 300 m na wschód, skręca i idzie jeszcze 400 m na północ. Wypisujemy dane.

    s1=300 m,s2=400 ms_1 = 300\text{ m},\quad s_2 = 400\text{ m}
  2. 2

    Droga to długość całego toru, więc dodajemy oba odcinki.

    s=300 m+400 m=700 ms = 300\text{ m} + 400\text{ m} = 700\text{ m}
  3. 3
    xy5050100100150150200200250250300300350350400400450450500500startskrętmeta
    Tor listonoszki: 300 m na wschód (w prawo), potem 400 m na północ (w górę). Jedna kratka to 50 m

    Przemieszczenie to odcinek prosto od startu do mety. Trasa ma kształt dwóch boków trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych 300 m i 400 m.

    300 mwschoˊd,400 mpoˊłnoc300\text{ m} \to \text{wschód},\quad 400\text{ m} \to \text{północ}
  4. 4
    xy5050100100150150200200250250300300350350400400450450500500startmeta
    Ten sam tor domknięty odcinkiem od startu do mety: to właśnie przemieszczenie, 500 m (jedna kratka to 50 m)

    Trójkąt o bokach 300, 400 i 500 to powiększony słynny trójkąt o bokach 3, 4, 5 — jego najdłuższy bok łączy start z metą.

    przemieszczenie=500 m\text{przemieszczenie} = 500\text{ m}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Rowerzystka przejechała 600 m na wschód, po czym zawróciła i przejechała 200 m na zachód. Ile metrów wynosi wartość jej przemieszczenia?

Pułapka! Droga to nie to samo co przemieszczenie

Najczęstszy błąd w tym temacie: używanie słów droga i przemieszczenie zamiennie, jakby znaczyły to samo. W życiu codziennym może i tak — w fizyce nigdy.

Powrót do szkoły po zeszyt — cztery momenty ruchu

Rozbrójmy pułapkę na przykładzie powrotu do domu. Wychodzisz ze szkoły i idziesz do domu odległego o 800 m:

Jedna kolumna tylko rośnie, druga może maleć

Porównaj obie kolumny tabeli. Droga w czasie ruchu nigdy nie maleje — każdy przebyty metr ją powiększa, obojętnie w którą stronę. Przemieszczenie może maleć, a nawet spaść do zera, gdy wrócisz do punktu startu.

Test na sprawdzianie: start i meta w jednym punkcie

Stąd prosty test na sprawdzianie: jeśli start i meta to ten sam punkt, przemieszczenie wynosi 0 — choćby droga miała kilometry.

Bieg dookoła boiska — zero, które ma sens

  1. 1

    Wracamy do biegu z początku lekcji: jedno pełne okrążenie bieżni o długości 400 m. Droga to długość przebytego toru.

    s=400 ms = 400\text{ m}
  2. 2

    Start i meta okrążenia to ten sam punkt, więc odcinek od startu do mety ma długość zero.

    przemieszczenie=0 m\text{przemieszczenie} = 0\text{ m}
  3. 3

    Po dwóch okrążeniach droga jest już dwa razy większa, a przemieszczenie — wciąż zerowe.

    s=2400 m=800 ms = 2 \cdot 400\text{ m} = 800\text{ m}
  4. 4

    To samo działa na spacerze: pętla ścieżkami parku może mieć 3 km drogi, ale jeśli kończysz tam, gdzie startujesz, przemieszczenie to 0.

    start=meta    przemieszczenie=0\text{start} = \text{meta} \;\Rightarrow\; \text{przemieszczenie} = 0
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Dron poleciał 30 m na wschód, a potem 40 m na północ. Ile metrów wynosi wartość jego przemieszczenia? Podpowiedź: jego trasa to dwa boki trójkąta prostokątnego.

xy55101015152020252530303535404045455050startmeta
Tor drona: 30 m na wschód, potem 40 m na północ. Jedna kratka to 5 m

Ściąga do zapamiętania

Tor, droga i przemieszczenie

Tor — linia, po której porusza się ciało (prostoliniowy lub krzywoliniowy). Droga s — długość toru, w metrach; w czasie ruchu nigdy nie maleje. Przemieszczenie — odcinek od startu do mety wraz z kierunkiem; może maleć, a gdy start = meta, wynosi 0 (okrążenie bieżni 400 m: droga 400 m, przemieszczenie 0). Droga i przemieszczenie są równe tylko w ruchu prostoliniowym bez zawracania. Przykład: 300 m na wschód + 400 m na północ to droga 700 m, ale przemieszczenie 500 m (trójkąt 3-4-5).

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Co to jest tor ruchu?

2

Biegacz przebiegł jedno pełne okrążenie bieżni o długości 400 m. Ile wynoszą jego droga i przemieszczenie?

xy1122334455667788991010start i meta
Tor biegacza: jedno okrążenie bieżni
3

Rysunek pokazuje trasę pieszego wzdłuż prostej ulicy: najpierw 500 m na wschód, potem 300 m na zachód. Ile wynoszą jego droga i wartość przemieszczenia?

4

Która wielkość NIGDY nie maleje w czasie ruchu?

5

Kurier przeszedł 300 m na wschód, a potem 400 m na północ. Ile wynosi wartość jego przemieszczenia?

xy5050100100150150200200250250300300350350400400450450500500startmeta
Tor kuriera: 300 m na wschód, potem 400 m na północ. Jedna kratka to 50 m
Następny temat
Prędkość i jej jednostki