位移是矢量,其表示方法需体现大小和方向。以下是位移的常见表示方式:
有向线段
位移由初位置指向末位置的有向线段表示,线段长度代表位移大小,方向由起点指向终点。当规定正方向时,线段方向即为正方向,可标注正负号;未规定方向时,仅用线段本身表示方向。
坐标表示
在直角坐标系中,位移可用坐标差表示。例如,质点从点 $(x_1, y_1)$ 移动到 $(x_2, y_2)$,位移矢量 $vec{d}$ 可表示为:
$$
vec{d} = (x_2 - x_1)hat{i} + (y_2 - y_1)hat{j}
$$
其中 $hat{i}$ 和 $hat{j}$ 分别为 $x$ 轴和 $y$ 轴方向的单位矢量。
位移矢量
用带方向的线段长度表示,单位通常为米(m)。例如,质点沿 $x$ 轴正方向移动 5m,可表示为 $vec{d} = +5,text{m}$;若沿负方向移动 3m,则表示为 $vec{d} = -3,text{m}$。
位移分量
在三维空间中,位移可分解为 $x$、$y$、$z$ 三个分量:
$$
vec{d} = x,hat{i} + y,hat{j} + z,hat{k}
$$
其中 $x$、$y$、$z$ 分别为位移在三个坐标轴上的投影长度。
与路程的区别 :位移是矢量,仅与初末位置有关,与路径无关;路程是标量,表示运动轨迹的长度。
符号约定 :正负号仅表示方向,与坐标轴的正方向一致即可,无需严格规定坐标系。
通过几何或代数方法,位移的表示方式可根据具体问题灵活选择,但需明确方向性。