الفرق بين الإزاحة والمسافة عادة في أي علم مكتسب من علوم الحياة، بما في ذلك الفيزياء، ينشأ ارتباك أو ارتباك بين الأفكار والمعلومات حول التعريفات المختلفة لأي مهمة أو وظيفة تؤديها المادة، بما في ذلك مهمة الاستقرار أو الحركة لجسم ما، وهو علم واسع. وفي الفيزياء يغطي جزءاً كبيراً من هذا العلم ويتضمن العديد من المصطلحات والقوانين المتعلقة بحساب جميع أنواع وقيم الحركة التي يؤديها الجسم، مثل قوانين الإزاحة والمسافة في مقالتنا اليوم، موقع مرجعي وسنتعرف على تعريف الإزاحة والمسافة، مع ذكر خصائص كل منهما، بالإضافة إلى توضيح وبيان الفروق المهمة بينهما.
تعريف النزوح
يتم تعريف الإزاحة ببساطة على أنها التغيير في موضع الجسم. فإذا افترضنا أن شخصاً كان واقفاً في مقدمة الحافلة وانتقل من موضعه إلى مؤخرة الحافلة، أي أن هذا الشخص قام بتغيير موضع الجسم. موضعها من مقدمة الحافلة إلى مؤخرة الحافلة، وهذا التغيير في الموضع يسمى الإزاحة، كما يسمى رياضياً الإزاحة.(1)
خصائص الحركة
ويتميز النزوح بعدة سمات مهمة، منها:
- وترتبط قيمة إزاحة الجسم بموضعه، أي نقطة التوقف
- للإزاحة اتجاه محدد أو اتجاهات متعددة، بالإضافة إلى مقدار يحدد مقدار الإزاحة.
- الإزاحة ليست قيمة ثابتة؛ ويمكن أن يكون صفراً إذا بقي الجسم أو الجسم في مكانه.
- يمكن أن تكون الإزاحة سالبة أو موجبة إذا تحرك الجسم يمينًا أو يسارًا بالنسبة إلى المكان الذي كان يقف فيه، أو إذا تحرك للأمام أو للخلف.
- لا يرتبط نوع الحركة التي يؤديها الكائن بالإزاحة. يمكن لجسم أن يتحرك من موضع وقوفه إلى نقطة معينة بطرق مختلفة.
أنظر أيضا: يقطع سعد مسافة ٦ كيلومتر بدراجته في ساعة واحدة. كم من الوقت يستغرق قطع مسافة 15 كم؟
تعريف المسافة
يتم تعريف المسافة ببساطة على أنها مقدار أو حجم الإزاحة بين نقطتين، وهما نقطة البداية التي بدأ منها الجسم ونقطة النهاية حيث استقر الجسم. بمعنى آخر، يمكن تعريف المسافة بأنها مقدار المساحة التي يشغلها الجسم أثناء حركته أو انتقاله من مكان إلى آخر، مما يعني أن المسافة هي وصف للكمية التي تحركها الجسم أثناء حركته.(1)
خصائص المسافة
الخصائص تعني بشكل عام الأشياء التي تميز المفاهيم عن بعضها البعض. وفيما يلي نناقش الخصائص التي تميز المسافة عن الإزاحة، وهي:
- وعلى عكس الإزاحة، فإن المسافة ليس لها اتجاه محدد، بل هي كمية.
- المسافة بين نقطتين أو موقعين لجسم لا تساوي المسافة المقطوعة بينهما بسبب اختلاف الاتجاه المتبع.
- المسافة المقطوعة تعبر عن الطول الإجمالي للمسار أو الطريق بين مكانين أو مكانين.
- المسافة إيجابية فقط لأنها مجرد حجم إجمالي وليس لها اتجاه لأعلى ولأسفل، للأمام أو للخلف.
الفرق بين الإزاحة والمسافة
وقد سبق أن تعرفنا على تعريف الإزاحة والمسافة وخصائص كل منهما، وفي ضوء هذا التعريف سنجد الفروق التالية، وهي مبينة في الجدول التالي: (2)
| الفرق | النزوح | مسافة |
| تعريف | إنه التغيير في موضع الجسم | هو مقدار أو حجم الحركة بين نقطتين |
| اتجاه | النزوح له اتجاه محدد | ليس لها اتجاه محدد |
| كمية | وهو متغير اتجاهي يصف اتجاه التغيير في الموقع | إنها كمية قياسية تصف الحجم أو مقدار المساحة التي يغطيها الجسم أثناء تحركه |
| قيمة | يمكن أن يكون لها قيمة سلبية أو موجبة أو صفر بالنسبة لاتجاه حركة الجسم | لها قيمة موجبة فقط لأنها مجموع حجم الإزاحة |
| مسار أو اتجاه الحركة | لا تعتمد الإزاحة على المسار، بل على موضعي البداية والنهاية للكائن | تعتمد المسافة على المسار وتتغير مع تغيرها |
| قياس | ولا يمكن قياس الإزاحة إلا بمسار مستقيم؛ لأن ذلك يدل على الموقع المتحرك للجسم | يمكن قياس المسافة بشكل غير مستقيمي لأنها مجموع المسافة الإجمالية المقطوعة بين النقاط التي مر بها الجسم |
| معلومات الطريق | تصف الإزاحة أقصر مسار تم اتباعه، وبالتالي لا توفر معلومات كافية حول المسار الذي سلكه الجسم | المسافة تصف المسار بالتفصيل، فهي تشير إلى جميع النقاط التي مر بها الجسم خلال رحلته |
حساب الإزاحة والمسافة
على الرغم من أن المسافة والإزاحة ترتبطان بانتقال الجسم أو الجسم من مكان إلى آخر، إلا أنهما تختلفان في كيفية حسابهما. وهي تصف مهمتين وحالتين مختلفتين ويتم حسابهما وفق القوانين التالية التي سنذكرها ونشرحها.(2)
حساب المسافة
علمنا سابقاً أن المسافة تصف المسار بالتفصيل، لأنها تشير إلى جميع النقاط التي مر بها الجسم خلال رحلته. وبالتالي، إذا مر الجسم بالنقاط A، B، C، D، يتم حساب المسافة عن طريق جمع المسافات بين أي نقطتين وفقا للقانون التالي:
- المسافة = مجموع المسافات التي يقطعها الجسم حتى وصوله إلى وجهته النهائية.
- المسافة = أ ب + ق + ج
حساب النزوح
وكما اكتشفنا سابقًا، فإن الإزاحة لا توفر معلومات كافية عن المسار الذي يسلكه الجسم، بل تصف أقصر مسار يسلكه. ولذلك فإن الإزاحة تعتمد فقط على الوجهة أو الموضع الأولي الذي بدأ منه الجسم، والذي يعبر عنه بـ x0. والوجهة النهائية أو الموقع الذي وصلت إليه، والذي يعبر عنه بـ xf. أما بالنسبة للإزاحة، فيعبر عنها بـ ΔX، حيث أن Δ تسمى دلتا، وللحصول على الإزاحة ΔX نحتاج إلى إضافة كل من xf وx0. وبالتالي فإن القانون الحسابي للإزاحة هو: (2)
- الإزاحة ΔX = x0 + xf
متى تكون المسافة مساوية للإزاحة؟
لقد رأينا سابقًا أن الإزاحة والمسافة ليس لهما نفس القيمة، لأن لكل منهما معنى محددًا للجسم أو الجسم من حيث مقدار اتجاه الإزاحة ومقدار المسافة القياسي. ولكن هناك حالة واحدة فقط تكون فيها الإزاحة والمسافة متساوية، وهي عندما يتحرك الجسم في خط مستقيم وفي اتجاه ثابت بين نقطتين فقط، دون الرجوع الأول الذي تحرك منه، ولنأخذ ك مثال توضيحي شخص يجلس في حافلة وينتقل من المقعد الأمامي إلى مقدمة الحافلة ويجلس في المقعد الخلفي. ثم نقول إن الإزاحة والمسافة لهذا الشخص هي نفسها، ولكن عندما يعود الشخص من المقعد الخلفي ويجلس مرة أخرى في المقعد الأمامي. ثم ستنخفض قيمة المساواة بين المسافة والإزاحة.(3)
أنظر أيضا: خلال ساعة واحدة، تكون الإزاحة الزاوية لكل من عقرب الساعات وعقرب الدقائق هي نفسها
أمثلة على الإزاحة والمسافة
ولتبسيط عملية شرح الإزاحة والمسافة سندعم التعريفات التي ذكرناها بأمثلة توضيحية، بما في ذلك استخدام قوانين حساب كل من هذه التعريفات لتأكيد فهمنا لهاتين الحالتين.(3)
المثال الأول
إذا كان لدينا قطار سريع ينطلق يوميا من وسط العاصمة إلى المنطقة الشمالية، ويتوقف خلال رحلته في محطة أو محطتين للاستراحة ونقل ركاب جدد. إذا قطع من نقطة الانطلاق إلى المحطة الأولى مسافة 87 كيلومترًا، ومن المحطة الأولى إلى الثانية مسافة 91 كيلومترًا، ومن المحطة الثانية إلى النهاية مسافة 89 كيلومترًا شمالًا، فما المسافة الإجمالية التي يقطعها القطار؟
الحل: ونجمع المسافات التي يقطعها القطار بين أي نقطتين حتى يصل إلى وجهته النهائية، والحل هو:
- المسافة المقطوعة = مجموع المسافات التي يقطعها الجسم حتى وصوله إلى وجهته النهائية.
- المسافة المقطوعة = 87+91+89 = 267 كم.
المثال الثاني
يسافر شخص مسافة 250 كيلومترًا شمال مكان إقامته، وعلى طول الطريق تذكر أنه كان عليه أن يأخذ صديقه معه في هذه الرحلة واضطر إلى العودة مسافة 105 كيلومترات جنوبًا ليلتقط صديقه نقل جثة هذا الشخص؟
الحل: يطبق قانون حساب الإزاحة ونستبدل قيمة الوضع الابتدائي x0 = 250، ونستبدل قيمة الوضع النهائي الذي استقر فيه الجسم xf = 105، وتكون الإزاحة ΔX تساوي:
المثال الثالث
وذهب الطالب إلى المدرسة التي تبعد عن منزله 150 متراً فقط، وعاد إلى منزله في نهاية اليوم. كم المسافة التي قطعها؟ ما حجم سفر الطالب؟ متى تكون المسافة مساوية للإزاحة؟
- الإجابة 1: المسافة التي يقطعها هي مجموع المسافة من البيت إلى المدرسة وبالعكس، فالمسافة = 150 + 150 = 300 م.
- الإجابة 2: وتم نقل الجثة من المنزل إلى المدرسة ومن ثم إعادتها إلى المنزل، أي أنها عادت إلى نقطة البداية. وبالتالي فإن الإزاحة = 150-150 = 0 م.
- الإجابة 3: المسافة تساوي الإزاحة عندما يأتي الطالب من المنزل إلى المدرسة ويبقى هناك، مما يعني أن المسافة المقطوعة هي 150 = إزاحة الجسم هي 150.
وبهذا نصل إلى نهاية مقالتنا بعنوان الفرق بين النزوح والمسافة ومن خلال ذلك تعرفنا على تعريف الإزاحة والمسافة وخصائص كل منهما، كما قمنا بتوضيح الفروق المهمة بينهما وتحسين فهم قوانينهما الحسابية بأمثلة توضيحية.
