ในการบรรยายเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้น
สิ่งแรกที่ต้องบอกได้คือ ต้องบอกได้ว่าวัตถุอยู่ที่ไหน
ถ้าเป็นกรณีง่ายที่สุดคือ วัตถุมีการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
ซึ่งก็คือการเคลื่อนที่ในแนวเดียว เช่น รถวิ่งไปตามถนนตรงที่ไม่มีทางแยกเลย
หรือ มดเดินตามเส้นลวดตรง หรือ การปาวัตถุขึ้นในแนวดิ่งและตกลงมาในแนวเดิม
หรือ การเข็นของขึ้นลงพื้นเอียง ตำแหน่งของวัตถุในการเคลื่อนที่เหล่านี้สามารถบรรยาย
ได้ด้วยตัวแปรเพียงตัวเดียว โดยอาจจะเป็น x หรือ y หรือ
θ ก็ได้ ความจริงแล้วการเคลื่อนที่ส่วนใหญ่ที่เรียนในตอนแรก
จะเป็นการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติทั้งนั้น และเราก็จะบอกว่าที่เวลาต่างๆ
นั้น ตัวแปร x มีค่าเป็นอย่างไร
แต่ถ้าเป็นการเคลื่อนที่ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น
นกที่บินในอากาศ ปลาว่ายน้ำ ลูกเทนนิสที่ถูกตีข้ามตาข่าย
เราจะพบว่า ไม่สามารถที่จะบรรยายตำแหน่งของวัตถุ ได้ด้วยตัวแปร
เพียงตัวเดียว แต่การบอกตำแหน่งของวัตถุจะต้องใช้ตัวแปรสองหรือสามตัว
แล้วแต่ว่าวัตถุนั้นมีการเคลื่อนที่ในสองมิติหรือสามมิติ
ในกรณีทั่วไปที่วัตถุมีการเคลื่อนที่ในสามมิติซึ่งมีทั้งตำแหน่งในแนวแกน
x แกน y และแกน z นั้น นักฟิสิกส์นิยมบอกตำแหน่งของวัตถุด้วย
เวกเตอร์บอกตำแหน่ง (position vector, )
โดยที่
ตัวแปร
นี้ก็จะขึ้นกับเวลา
และมักเขียนในรูป
เช่น ที่เวลา วัตถุอยู่ที่ตำแหน่ง
เป็นต้น
ในการเคลื่อนที่นั้นวัตถุจะมีการเปลี่ยนตำแหน่ง
การเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุเรียกว่า การกระจัด (displacement
) การกระจัดในหนึ่งมิติจะเขียนแทนด้วย Δx โดยที่
หรือจำง่ายๆ
เหมือนกับ Δทั่วๆไป ที่เป็น หรือถ้าเป็นการกระจัดในสามมิติจะแทนด้วย
โดยที่
นอกจากการบอกตำแหน่งและการกระจัดแล้ว
ยังมีปริมาณทางฟิสิกส์อีกอันหนึ่งคือ ระยะทาง (distance)
ซึ่งก็คือความยาวที่วัดไปตามเส้นทาง เช่น ในการนั่งรถ
taxi เราจะเสียเงินตามระยะทาง หรือ ถ้าเราวิ่งออกกำลังกายรอบสนามฟุตบอลไป
10 รอบ เราก็จะพูดถึงระยะทางที่เราวิ่งได้ เช่น รอบละ
400 เมตร สิบรอบก็เป็น 4 กิโลเมตร เราจะไม่สนใจเรื่องการกระจัด
เพราะเมื่อวิ่งครบสิบรอบแล้วกลับมายังที่เดิม การกระจัดจะเป็นศูนย์
เพราะตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายเป็นตำแหน่งเดียวกัน
ข้อสังเกตประการหนึ่งเกี่ยวกับการบอกตำแหน่งในหนึ่งมิติคือ
หลายคนมักจะคิดว่า แบบที่ไม่มีลูกศรอยู่ข้างบนนั้น เป็นสเกลาร์
ความจริงแล้ว การบอกตำแหน่งในหนึ่งมิติ ก็มีทิศทางด้วย
เช่น ถ้านึกถึงเส้นจำนวน แบบที่เรียนในวิชาคณิตศาสตร์
ตำแหน่งที่ห่างจากจุดกำเนิดไปห้าหน่วยนั้น อาจจะอยู่ทางขวาหรือทางซ้ายก็ได้
ดังนั้น ถ้าเราต้องการจะบอกว่า วัตถุอยู่ที่ตำแหน่งห้าหน่วยไปทางขวาของจุดกำเนิด
เราก็ต้องบอกว่า ห้าหน่วยทางขวา หรือจะบอกว่า +5
ก็ได้ นั่นคือเครื่องหมายบวก เป็นที่ตกลงกัน (เกือบทั่วไป)
ว่าไปทางขวา ส่วนถ้าไปทางซ้าย เจ็ดหน่วย เราก็บอกว่า
เจ็ดหน่วยทางซ้าย หรือจะบอกว่า -7 ก็ได้ เครื่องหมายลบ
แสดงถึงทิศทาง ว่าไปทางซ้าย และการเขียนตัวแปรบอกตำแหน่ง
แม้ว่าจะเป็นในหนึ่งมิติก็ควรจะเขียนเป็น
หลายคนเวลาที่เข้าใจอะไรแล้ว
ก็จะเขียนน้อยลง ดังนั้น เราจะพบว่า +5 ก็จะเหลือเพียง
5 หรือ
ก็จะเหลือเพียง x ซึ่งทำให้สับสนได้ง่าย
|