Что такое путь в физике и как его обозначают? Формулы и пример задачи

Кинематика является одним из важных разделов механики, который рассматривает законы перемещения тел в пространстве (причины возникновения движения изучает динамика). В данной статье рассмотрим одну из основных величин кинематики, ответим на вопрос: "Что такое путь в физике?"

Понятие о пути

Что такое путь в физике? Это величина, равная длине отрезка в пространстве, который преодолело в ходе своего движения изучаемое тело. Чтобы вычислить путь, необходимо знать не только начальное и конечное положения тела, но и траекторию его перемещения. На вопрос о том, что такое путь в физике, можно ответить иначе. Под этой величиной понимают длину траектории, то есть воображаемой линии, по которой тело перемещалось.

Для обозначения пути используют разные символы. Так, если речь идет об одномерном перемещении, то могут использовать символ Δx, где Δ означает изменение координаты x. Кроме этого символа, часто для обозначения рассматриваемой величины пользуются буквами s, l и h, причем две последние означают длину и высоту соответственно. Таким образом, в кинематике чаще всего для обозначения пути можно встретить букву s.

Если известно, что тело перемещается по прямой в трехмерном пространстве, а также известны координаты его положения начального (x₀; y₀; z₀) и конечного (x₁; y₁; z₁), тогда путь можно определить по формуле:

s = √((x₁ - x₀)² + (y₁ - y₀)² + (z₁ - z₀)²)

Формулы кинематики

Рассмотрев, как обозначается путь в физике и что собой эта величина представляет, приведем пару формул кинематики, которые применяются для вычисления изучаемой характеристики движения. Это следующие формулы:

s = v × t;

s = v₀ × t ± a × t² / 2

Здесь первое выражение соответствует ситуации, когда тело равномерно прямолинейно перемещается со скоростью v в течение времени t. Второе выражение справедливо для равноускоренного перемещения, где символами v₀ и a обозначены начальная скорость и ускорение соответственно. Знак "плюс" следует использовать, если тело ускоряется, а знак "минус" - если оно замедляет свою скорость.

Пример задачи

Разобрав, что такое путь в физике, решим следующую задачу. Катер со скоростью 13 км/ч движется против течения реки в течение 1,5 часов из одного пункта в другой. Какой путь проходит катер, если скорость течения реки составляет 3 км/ч?

Это классическая задача на применение формулы для равномерного движения тела. Сложность задачи состоит только в том, чтобы определить реальную скорость перемещения катера. Поскольку его движение происходит против течения, то она будет равна разности: 13 - 3 = 10 км/ч. Теперь остается подставить известные величины в формулу для s и получить ответ:

s = v × t = 10 [км/ч] × 1,5 [ч] = 15 км

В задачах на вычисление пути необходимо следить за размерностями используемых значений скорости, времени и ускорения, чтобы не допустить ошибки.