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本文解释了物理学中的位移矢量是什么。因此,您将了解如何计算位移矢量,此外,您还将找到正确理解该概念的已解决练习。

什么是位移矢量?

位移矢量定义为从初始位置到最终位置的矢量,也就是说,位移矢量是表示物体位置变化的矢量。通过将最终位置矢量减去初始位置矢量来计算位移矢量。

位移矢量的应用点是定义物体初始位置的点,而位移矢量的终点是指示物体最终位置的点。因此,在物理学中,位移矢量是标记物体的初始位置和最终位置之间的差异的矢量。

位移矢量符号为

\Delta \vv{r}

矢量位移

请注意,位移与轨迹不同。轨迹是移动体走过的整个路径,而位移矢量仅表示初始位置和最终位置之间的变化。

位移矢量公式

位移矢量等于最终位置矢量 (r f ) 和初始位置矢量 (r i ) 之间的差。因此,位移矢量是通过最终位置矢量减去初始位置矢量来计算的(Δr = r f -r i )。

因此,计算位移矢量的公式如下:

\Delta\vv{r}=\vv{r_f}-\vv{r_i}

请记住,如果我们在两个坐标系中工作,则每个位置向量都有两个分量。因此,要计算两个向量的减法,我们必须减去它们的坐标:

\begin{aligned}\Delta\vv{r}&=\vv{r_f}-\vv{r_i}\\[3ex]\Delta\vv{r}&=\left(x_f\vv{i }+y_f\vv{j}\right)-\left(x_i\vv{i}+y_i\vv{j}\right)\\[3ex]\Delta\vv{r}&=(x_f-x_i) \vv{i}+(y_f-y_i)\vv{j}\end{aligned}

金子:

  • \Delta \vv{r}

    是位移矢量。

  • \vv{r_f}

    是最后时刻的位置向量。

  • \vv{r_i}

    是初始时刻的位置向量。

  • x_f, y_f

    分别是最终位置的X、Y坐标。

  • x_i, y_i

    分别是初始位置的X、Y坐标。

  • \vv{i},\vv{j}

    是分别代表 OX 和 OY 轴方向的单位向量。

注意:如果我们在空间中工作,向量将具有三个坐标。在这种情况下,必须将向量的 Z 坐标添加到公式中并使用三个坐标。

位移矢量的模数

位移矢量的大小是最终位置和初始位置之间的距离。因此,要确定两点之间的距离,就需要计算这两点之间的位移模量。

位移矢量的范数等于其分量平方和的平方根。因此,位移矢量模的计算公式如下:

|\Delta \vv{r}|=\sqrt{(x_f-x_i)^2+(y_f-y_i)^2\vphantom{\bigl)}}

金子:

  • |\Delta \vv{r}|

    是位移矢量的范数。

  • x_f, y_f

    分别是最终位置的X、Y坐标。

  • x_i, y_i

    分别是初始位置的X、Y坐标。

请记住,两点之间的距离(即这些点之间的位移矢量的大小)与行进的距离不同,因为行进的距离可能大于两点之间的实际距离。

计算位移矢量的示例

一旦我们了解了位移矢量的定义及其公式是什么,在本节中我们将通过逐步求解的示例来了解如何计算位移矢量。

  • 一个粒子处于该位置

    \vv{r_i}=3\vv{i}-2\vv{j}

    在初始时刻和一段时间间隔后,它处于位置 \vv{r_f}=5\vv{i}+1\vv{j}。这两个位置之间的位移矢量和距离是多少?

要确定最终位置和初始位置之间的位移矢量,只需将两个位置矢量相减即可:

\begin{aligned}\Delta\vv{r}&=\vv{r_f}-\vv{r_i}\\[3ex]\Delta\vv{r}&=\left(5\vv{i }+1\vv{j}\right)-\left(3\vv{i}-2\vv{j}\right)\\[3ex]\Delta\vv{r}&=\bigl(5- 3\bigr)\vv{i}+\bigl(1-(-2)\bigr)\vv{j}\\[3ex]\Delta\vv{r}&=2\vv{i}+3\ vv{j}\end{aligné}

然后,为了找到这两点之间的距离,我们必须取计算出的位移向量的范数:

\begin{aligned}|\Delta \vv{r}|&=\sqrt{2^2+3^2}}\\[3ex]|\Delta \vv{r}|&=\sqrt{ 4+9}\\[3ex]|\Delta \vv{r}|&=\sqrt{13}\end{aligned}

位移矢量和位置矢量

最后,我们将看到位移矢量和位置矢量之间有什么区别,同样,我们将看到这两类矢量之间的关系是什么。

位置向量也称为位置向量,是描述点相对于参考系的位置的向量。因此,在物理学中,位置向量用于表示坐标系中点的位置。

因此,位移矢量和位置矢量是联系在一起的,因为位置矢量定义了点的位置,而另一方面,位移矢量表示两个时刻之间位置矢量的变化。

请参阅:什么是位置向量?

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