העתק (פיזיקה) – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ שוחזר מעריכות של Shaishyy (שיחה) לעריכה האחרונה של 83.130.165.237
הרחבה, עריכה
שורה 1:
[[קובץ:Distancedisplacement-he.svg|שמאל|ממוזער|270px|וקטור ההעתק לעומת הדרך שעשה גוף לאורך מסלול]]
ב[[מכניקה קלאסית]], '''העתק''' הואהנו [[וקטור (פיזיקה)|וקטור]] המרחק הקצר ביותרההפרש בין נקודת תחילת מדידתוקטור מיקום הגוף, וביןבסוף הנקודההתנועה בהלוקטור נמצאמיקומו הגוףבתחילת בסוף המדידההתנועה, כךווקטור שכיוונוההעתק וגודלואינו הםמושפע כגודלמהדרך קובין דמיונינקודות ישרהמדידה המחברבה ביןעבר נקודתהגוף, התחלתאלא מדידתרק המיקוםממיקומו לנקודתהסופי הסוףוההתחלתי של הגוף.
 
כלומר אם מיקום הגוף בזמן <math>t_1</math> היה <math>\vec{s_1}</math> וב- <math>t_2</math> היה <math>\vec{s_2}</math> הרי שההעתק <math>\Delta s</math> הנו <math>.\Delta\vec{s}=\vec{s_2}-\vec{s_1}</math>
ווקטור ההעתק אינו מושפע מהדרך בין נקודות המדידה בה עבר הגוף, אלא רק ממיקומו הסופי וההתחלתי של הגוף.
 
זהו גודל וקטורי אשר עשוי להשתנות על-פי הזמן (מיקום הגוף יכול להשתנות בזמן אף הוא), על כן לעתים קרובות מתייחסים למיקום כפונקציה של פרמטר הזמן <math>.\vec{s}(t)</math>
מכיוון שאין משמעות למיקום גוף ללא נקודת ייחוס, כאשר ממקמים את נקודת הייחוס של ההעתק במרכז מערכת הצירים הנבחרת, ההעתק (או "וקטור ההעתק") הוא וקטור ההזזה או המיקום שמתאר את מיקום הגוף על ידי [[קטע]] היוצא מראשית הצירים וקצהו במיקום הסופי (בניגוד לדרך, שהיא גודל [[סקלר (פיזיקה)|סקלרי]] חסר כיוון).
 
כאשר מוסיפים התייחסות למימד ה[[זמן]] לאורך תנועתו של הגוף ניתן להגדיר את וקטור המהירות הרגעית כקצב שינוי וקטור ההעתק לאורך הזמן כלומר ל[[נגזרת]] וקטור ההעתק לאורך הזמן. שימוש ב[[מהירות]] כהתייחסות רק לדרך שעבר הגוף לאורך הזמן לא ייתן מידע על כיוון הגוף, אלא רק מידע על השינוי הכמותי בכמות הדרך שהגוף עובר. באופן דומה וקטור התאוצה מוגדר כוקטור שינוי המהירות הרגעית של הגוף לאורך הזמן.
<center><math>\vec{v}(t)=\lim_{\Delta t\to 0}{\frac{\vec{s}(t+\Delta t)-\vec{s}(t)}{\Delta t}}</math>
</center>
 
שימוש ב[[מהירות]] כהתייחסות רק לדרך שעבר הגוף לאורך הזמן לא ייתן מידע על כיוון הגוף, אלא רק מידע על השינוי הכמותי בכמות הד
כאשר מנתחים תנועה של [[מכניקה של גוף קשיח|גוף קשיח]] וקטור ההעתק צריך להכיל גם את התנועה הסיבובית אותה עבר הגוף, ולכן במקרה כזה ההעתק לאורך הדרך יקרא ההעתק הלינארי של הגוף, וההעתק הסיבובי (המתאר את הזווית אותה עבר הגוף) יקרא העתק זוויתי.
 
רך שהגוף עובר, ואילו שימוש במהירות כשינוי ווקטור ההעתק מכיל גם את גודל המהירות וגם את כיוונה
ב[[גרף פונקציה|גרף]] של העתק הגוף כ[[פונקציה]] של זמן התנועה, ה[[מהירות]] הממוצעת והמהירות הרגעית של הגוף מבוטאות על ידי [[שיפוע]] הגרף (בין שתי נקודות) או על ידי הנגזרת שלו, בהתאמה. לחלופין, ניתן לחשב את העתקו של גוף כפונקציה של הזמן באמצעות [[אינטגרל|סכימה]] של מהירותו (כפונקציה של הזמן). כמו כן ההעתק הוא ה[[אינטגרל]] של המהירות כפונקציה של הזמן, והאינטגרל השני של התאוצה כפונקציה של הזמן.
באופן דומה וקטור התאוצה מוגדר כוקטור שינוי המהירות הרגעית של הגוף לאורך הזמן.<center><math>\vec{a}(t)=\lim_{\Delta t\to 0}{\frac{\vec{v}(t+\Delta t)-\vec{v}(t)}{\Delta t}}</math></center>
 
ולכן כדי למצוא את וקטור המהירות נבצע סכימה (אינטגרציה) על וקטור התאוצה, וכדי למצוא את ההעתק נבצע סכימה על וקטור המהירות.
יחידת ה-[[מערכת היחידות הבינלאומית|SI]] של העתק, כמו גם של דרך, היא ה[[מטר]].
 
<math>\int \overrightarrow{a}dt=\overrightarrow{v} \; \; ; \int \overrightarrow{v}dt=\overrightarrow{\bigtriangleup x}</math>
 
== גוף קשיח ==
 
כאשר מנתחים תנועה של [[מכניקה של גוף קשיח|גוף קשיח]] וקטור ההעתק צריך להכיל גם את התנועה הסיבובית אותה עבר הגוף, ולכן במקרה כזה ההעתק לאורך הדרך יקרא ההעתק הלינארי של הגוף, וההעתק הסיבובי (המתאר את הזווית אותה עבר הגוף) יקרא העתק זוויתי.
 
== מערכות ייחוס ==
עקרון היחסות של גלילאו קובע שחוקי הפיזיקה הם זהים בכל שתי מערכות ייחוס הזזות במהירות קבועה זו יחסית לזו, ולכן אין אפשרות להבדיל בין מערכות הייחוס מי מהן נעה ומי מהן ניצבת, אלא ניתן לדבר רק על הפרש המהירויות בין שתי המערכות. מכאן שאין שום משמעות למיקום ללא מערכת ייחוס, ובהתאמה אין משמעות להעתק ללא מערכת ייחוס. לדוגמא: רכבת נעה במהירות <math display="inline">\vec{u}</math> ונוסע הולך בתוך הרכבת במהירות <math display="inline">\vec{v}</math>, אם מערכת הייחוס היא הרכבת עצמה, ההעתקו של האדם יבוטא לפי סכימה של מהירות הליכתו כלומר, <math display="inline">.\int(\vec{v})dt=\vec{v}t</math> אך אם מערכת הייחוס היא מערכת אינרציאלית יחסית לרכבת אזי וקטור העתקו יבוטא ע"י סכימה של מהירות הרכבת בנוסף למהירות הנוסע כלומר, <math display="inline">.\int(\vec{u}+\vec{v})dt=\vec{u}t+\vec{v}t</math> מכאן שבמערכות ייחוס שונות יהיו העתקים שונים לאותו הגוף שנע, ושיש חשיבות רבה לבחירת מערכת הייחוס ממנה מודדים את המיקום וההעתק של הגוף.
 
== יחידות ההעתק ==
יחידת ה-[[מערכת היחידות הבינלאומית|SI]] של העתקהערך הסקלרי של ההעתק, כמו גם של דרך, היא ה[[מטר]].
 
==קישורים חיצוניים==