مفهوم الإزاحة

الإزاحة

يعبّر مفهوم الإزاحة عن التغيّر في موقع الجسم بتّجاه محدد، وفي علم الفيزياء يُعبّر عن الإزاحة بأنّها أقل أو أقصر مسافة بين نقطتين مختلفتين، وتُمثّل عن طريق المقدار والاتّجاه، وبالتالي فيمكن أن تكون سالبة أو موجبة، كما أنّ معدّل التغيّر في الإزاحة يُعطي الجسم سرعة، ويمكن اطلاق صفات اخرى للإزاحة فعندما تكون حركة الجسم دائريّة فإنّ الإزاحة تصبح إزاحة زاويّة.^[١]

الموقع في الفيزياء

يُعبّر عن حركة الجسم بشكل محدد في علم الفيزياء، ولأهميّة هذا الموضوع في علم الفيزياء غالباً ما تحتوي جميع الكتب الخاصة بالفيزياء على مقدّمة عن حركة الجسم ووصفها، ولوصف حركة الجسم يجب تحديد موقعها في وقتٍ محددٍ، كما يجب تحديد موقع الجسم بالنسبة لمرجع معيّن للحصول على وصف أكثر دقة، وغالباً ما يتم تحديد الأرض كمرجع، كما يمكن تحديد موقع الجسم بالنسبة لمرجع آخر ثابت، وفي حالة عدم تحديد موقع ثابت يمكن تحديد الحركة للأجسام بالنسبة لبعضها البعض، وغالباً ما يُستخدم المتغيّر X لتمثيل الموضع الأفقي، والمتغيّر Y لتمثيل الموضع العامودي.[٢]

شرح معنى الإزاحة

يطلق على حالة تغيير موقع الجسم من مكانٍ إلى آخر بالنسبة لمرجع معيّن الإزاحة، فإنّ الإزاحة تعبّر عن أنّ الجسم تحرّك أو تغيّر موقعه، حيث أنّ الإزاحة تصف التغيّر في موقع الجسم، ويمكن التعبير عنها باستخدام المعادلة الرياضيّة الآتية: الإزاحة: Δx= Xf-X0، حيث تعبّر الرموز عن ما يلي:^[٢]

• Δx: الإزاحة.
• Xf: الموقع النهائي للجسم بعد التحرّك.
• X0: الموقع الابتدائي للجسم قبل التحرّك.

إنّ الإزاحة هي أحد الكميّات الفيزيائيّة المتّجهة، وهي التي يعبّر عنها باستخدام المقدار والاتّجاه، حيث تمثّل عن طريق رسم سهم يصل بين الموقع الابتدائي والموقع النهائي للجسم، وفي حالة حل المسائل ذات البعد الواحد فتمثّل الإزاحة بالإشارة السالبة أو الموجبة، وعند البدء في حل المسألة يجب تحديد الإشارة الموجبة للموقع حيث يشار إليها غالباً عندما تسير في اتجاه اليمين أو الأعلى مع العلم أنّنا نمتلك الحرية في اختيار الموقع الذي يمثّل الإشار الموجبة.^[٢]

المسافة والمسافة المقطوعة وعلاقتهما بالإزاحة

يجب الانتباه عند استخدام كلمة المسافة؛ وذلك لأنّه يوجد طريقتين لوصف المسافة في علم الفيزياء، حيث يمكن الحديث عن المسافة التي تقع بين نقطتين مختلفتين، أو عن المسافة المقطوعة للجسم؛ وهي المسافة التي قام الجسم بقطعها.^[٢]

يمكن التعبير عن المسافة بأنّها مقدار أو اتّجاه للإزاحة الواقعة بين موقعين، ويجب الانتباه إلى أنّ المسافة الواقعة بين موقعين لا تساوي المسافة المقطوعة بينهما، حيث إنّ المسافة المقطوعة هي الطول الكليّ للمسار الذي قُطع بين الموقعين، كما أنّها كميّة فيزيائيّة غير متجهة حيث يعبّر عنها باستخدام المقدار فقط ولا تحتاج إلى الاتّجاه، وبالتالي لا يمكن التعبير عنها بالإشارة السالبة.^[٢]

ليس بالضرورة أنّ تساوي قيمة المسافة بين موقعين الإزاحة بينهما، وبشكلٍ خاص في حالة تغيير الجسم لاتّجاهه باستمرار أثناء مساره، ولذلك فإنّ المسافة المقطوعة ستكون أكبر من قيمة الإزاحة بين النقطتين.^[٢]

غالباً ما ينسى البعض أنّ المسافة المقطوعة يمكن أن تكون أكبر من قيمة الإزاحة، حيث تعبّر كلمة القيمة عن حجم الإزاحة بين نقطتين دون النظر إلى الاتّجاه، بل هي رقم يعبّر عنه بوحدة فقط، ويتم استخدام كل من مفهومي الإزاحة وقيمة الإزاحة في معادلات الحركة، وبالمقابل لا يتم استخدام مفهوم المسافة المقطوعة بشكلٍ كبير، ويمكن إدراك مفهوم الإزاحة عن طريق تصوّر وضع إشارة عند بداية الحركة وإشارة عند انتهائها؛ فالإزاحة تعبّر عن الفرق بين الموقع الأول والموقع الثاني وهو المسار المقطوع بينهما، أمّا المسافة المقوعة فهي الطول الكليّ للمسار المقطوع بين الإشارتين.^[٢]

عند حل المسائل الفيزيائيّة الخاصّة بالإزاحة ينسى البعض إضافة الإشارة السالبة عند حاجتها، وغالباً يحدث ذلك عند طرح الموقع النهائيّ من الموقع الابتدائي بدلاً من الموقع الابتدائيّ من الموقع النهائيّ.^[٢]

خصائص الإزاحة

للإزاحة عدّة خصائص ومنها ما يلي:^[٣]

• إنّ وحدة قياس الإزاحة هي وحدة الطول.
• إنّ الإزاحة الخاصّة بجسمٍ معيّن في وقتٍ معيّن يمكن أن تكون موجبة، أو صفر، أو سالبة.
• لا تعبّر إزاحة الجسم بين نقطتين عن نوع الحركة التي قام بها في المسار بين النقطتين، فعلى سيبل المثال في حالة تحرّك الجسم من الموقع أ إلى الموقع ب عن طريق أقصر طريق بينهما أو اتّبع طريقاً دائريّاً فإنّ الإزاحة في كلتا الحالتين هي أب.
• إنّ إزاحة الجسم الواقعة بين نقطتين مختلفتين هي مسارا مميزا، حيث يمكنه أخذ الجسم من نقطة بدايته إلى نقطة نهايته.
• إنّ القيمة المقاسة لإزاحة الجسم بين نقطتين مختلفتين تعطي أقصر مسافة بينهما.
• إنّ المسافة الفعليّة المقطوعة للجسم في وقتٍ معيّن قد تكون تساوي قيمة الإزاحة أو أكبر منها.

أمثلة على حساب الإزاحة

المثال الأوّل: إذا كان هناك جسم يتحرّك في مسارٍعلى شكل دائرة بنصف قطر مقداره R، ما هي المسافة المقطوعة للجسم في نصف دورة، وما هي قيمة إزاحته؟ الإجابة: إنّ المسافة المقوعة تساوي نصف القطر R، أمّا الإزاحة فتساوي 2R.^[٣]

المثال الثاني: يكمل لاعباً رياضيّاً جولة واحدة في مسارٍ دائريّ يساوي نصف قطره R في 40 ثانيّة، فماذا ستكون قيمة الإزاحة بعد مرور دقيقتان و20 ثانية من الوقت؟ الإجابة: في دقيقتان و20 ثانية سيكمل اللاعب ثلاثة دروات كاملة ونصف الدّورة، ولذلك سيكون في النهاية المعاكسة للقطر عند بداية الدائرة عند نقطة البداية، ولذلك فإنّ مقدار الإزاحة سيساوي 2R.^[٣]

المراجع

1. ↑ "Displacement in Physics ", www.tutorvista.com, Retrieved 21-10-2017. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث ج ح خ د} "What is displacement?", www.khanacademy.org, Retrieved 22-10-2017. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "Displacement", www.chemistrylearning.com, Retrieved 22-10-2017. Edited.