1. 物體移動了一段距離,它的位移可以為零嗎?如果可以,請舉例說明。2. 一位農民在40秒內沿一個邊長為10米的正方形田地的邊界行走。從起始位置出發,2分20秒後,這位農民的位移大小是多少?3. 下列關於位移的說法哪個是正確的?
(a) 位移不能為零。
(b) 位移的大小大於物體所走過的距離。
1. 物體移動了一段距離,但如果它回到起點,它的位移可以為零。
位移是指起始點和終點之間的直線距離,或者說是兩點之間的最短距離。例如,繞著圓形體育場跑一圈回到起點,位移為零,雖然距離是一個正值。
2.

已知:
正方形田地邊長 = 10 米
沿正方形田地行走所需時間 = 40 秒
農民繞正方形田地行走總時間 = 2 分 20 秒 = (60 × 2 + 20) = 140 秒。$\left(\because 1分鐘=60秒\right)$
在40秒內,農民走過的距離為40米(正方形周長 = 4 × 10米 = 40米)
因此,
40秒內走過的距離 = 40米
1秒內走過的距離 = $\frac {40}{40}米$
140秒內走過的距離 = $\frac {40}{40}\times 140 米$ = 140米
所以,
$總圈數=\frac{總距離}{每圈距離}$
$總圈數=\frac{140}{40}$
$總圈數= 3.5$
因此,農民走了3.5圈。

所以,如果農民從正方形田地的A點開始走,那麼走3.5圈後到達C點。
現在,我們知道:
位移 = 最短距離
= AC。
這裡,ABC是一個直角三角形。
因此,根據勾股定理
斜邊2 = 直角邊2 + 直角邊2
$AC^{2}=AB^{2}+BC^{2}$
$AC^{2}={10}^{2}+{10}^{2}$
$AC^{2}=100+100$
$AC^{2}=200$
$\sqrt{AC^{2}}=\sqrt{200}$ (兩邊開方)
$AC=\sqrt{200}$
$AC=\sqrt{2\times 100}$
$AC=10\sqrt{2}\ 米$
$AC=10\times 1.41$ $\left(\because \sqrt{2}=1.41\right)$
$AC=14.1\ 米$
因此,農民在2分20秒後的位移大小為14.1米。
3. (a) 錯誤 - 因為位移可以為零(當物體回到初始點時)。
(b) 錯誤 - 如上所述,物體的位移大小為14.1米,而物體走過的距離為140米(3.5圈),大於位移大小。
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