מסלול (פיזיקה)

בפיזיקה, מסלול (באנגלית: Trajectory) הוא שם כללי לנתיב שעצם מסוים עובר בו בנועו במרחב. מקרה פרטי של מסלול הוא מסלול כבידתי, בו גוף אחד מושפע מכבידה של גוף אחר ונע מסביבו, כמו למשל המסלול של כוכב לכת סביב שמש. מקרה אחר הוא מסלול בצורת פרבולה, בו נע קליע תותח, מסלול כזה נקרא מסלול בליסטי.

במכניקה קלאסית, המסלול מתואר על ידי וקטור המקום כתלות בזמן (ביחס למערכת צירים (קואורדינטות) מסוימת, בה נקבעת ראשית הצירים). כלומר: על ידי הפונקציה הווקטורית ${\displaystyle {\vec {r}}(t)}$. הנגזרת של פונקציה זו היא המהירות ${\displaystyle {\vec {v}}={\frac {d{\vec {r}}(t)}{dt}}}$ והנגזרת השנייה היא התאוצה. דרך היא המרחק המצטבר לאורך המסלול שעשה הגוף, בניגוד להעתק, שהוא המרחק בין נקודת המוצא לנקודת הסיום-לדוגמה, אם גוף נקודתי נמשך במעלה שיפוע וחזרה לנקודת ההתחלה, הדרך שהוא עשה היא פעמיים אורך השיפוע וההעתק הוא אפס.

במכניקה יחסותית, המסלול של גוף הוא "קו העולם" שלו במרחב-זמן המתואר על ידי פרמטר אפיני, כגון הזמן העצמי: ${\displaystyle \ x^{\mu }(\tau )=\left(t(\tau ),{\vec {r}}(\tau )\right)}$.

במכניקת הקוונטים החלקיק יכול להיות בכל המסלולים האפשריים, כאשר יש לו הסתברות (או אמפליטודת פונקציית הגל) להיות בכל מסלול. כדי לחשב את הפרופוגטור, כלומר האמפליטודה שלו להתקדם מ-${\displaystyle \ x_{1}(t_{1})}$ ל-${\displaystyle \ x_{2}(t_{2})}$ יש לסכום על כל מסלולי הביניים האפשריים באמצעות אינטגרל מסלול של פיינמן: ${\displaystyle \ \langle x_{2}(t_{2})|x_{1}(t_{1})\rangle =\int Dx(t)e^{iS[x(t)]/\hbar }}$. המסלול הקלאסי הוא המסלול עבורו הפעולה S היא סטציונרית (כלומר: ${\displaystyle \ \delta S=0}$).

בעבר, התנועה של כוכבי הלכת, אשר נראתה בעין בלתי מזוינת, הוסברה בעזרת האפיציקל, כתנועה מעגלית. הסבר זה חזה את מסלול כוכבי הלכת בצורה מדויקת יחסית. רק בתחילת המאה ה-17 יוהאנס קפלר הצליח להראות כי תנועת כוכבי הלכת היא בעצם אליפטית סביב השמש ולא מעגלית, והיה זה אייזק ניוטון שהצליח להסביר מדוע נעים כוכבי הלכת בצורה זו. ניוטון פרסם חלק מהתוצאות אליהן הגיע בחיבורו "De Motu Corporum" שפורסם ב-1684 והיה היסוד לספרו "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע" בו ניסח את חוק המשיכה האוניברסלי שקבע כי ישנה משיכה בין כל שני גופים בעלי מסה, וכי הם ימשכו ביחס ישר למסתם, וביחס הפוך לריבוע המרחק שביניהם. במאה ה-20 הראה אלברט איינשטיין במסגרת תורת היחסות הכללית שהמסה של השמש מעוותת את המרחב, ומסלולי כוכבי הלכת הם מסילה גאודזית.

• טיסה מסלולית

מדיה וקבצים בנושא מסלול בוויקישיתוף

• יישום לחישוב מסלול של קליע תותח
• הדגמה של מסלול כבידתי