Độ dịch chuyển, vận tốc và đồ thị chuyển động

Chuyển động cơ của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó theo thời gian so với vật khác (vật làm mốc). Để mô tả chính xác một chuyển động, cần một hệ quy chiếu gồm: vật làm mốc gắn với một hệ trục tọa độ, và một mốc thời gian (đồng hồ) để tính thời điểm. Khi kích thước của vật rất nhỏ so với quãng đường hoặc phạm vi chuyển động đang xét, có thể coi vật là một chất điểm — vị trí của vật được xác định bởi một điểm duy nhất trong hệ quy chiếu; quỹ đạo là đường mà chất điểm đó vạch ra trong không gian khi chuyển động.

Quãng đường là tổng độ dài quỹ đạo đã đi được — luôn dương, là đại lượng vô hướng. Độ dịch chuyển là vector nối vị trí đầu và vị trí cuối — có thể bằng 0 nếu vật quay lại đúng điểm xuất phát, dù quãng đường đi được rất lớn. Trong chuyển động thẳng không đổi chiều, độ lớn độ dịch chuyển bằng quãng đường; khi đổi chiều hoặc đi theo đường cong, hai đại lượng này khác nhau rõ rệt. Khi một vật thực hiện liên tiếp nhiều độ dịch chuyển thành phần, độ dịch chuyển tổng hợp là VECTOR tổng của các độ dịch chuyển thành phần đó — tổng hợp theo đúng quy tắc hình bình hành/đa giác đã học ở phần vector, không phải cộng đại số các độ lớn.

Tốc độ là đại lượng vô hướng, đo độ "nhanh chậm" của chuyển động (quãng đường chia thời gian). Vận tốc là đại lượng vector, bằng độ dịch chuyển chia thời gian, mang cả độ lớn lẫn hướng. Tốc độ trung bình = tổng quãng đường / tổng thời gian; vận tốc trung bình = độ dịch chuyển / thời gian — hai công thức chỉ cho cùng kết quả khi chuyển động thẳng, không đổi chiều.

Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian (d–t) biểu diễn vị trí của vật theo thời gian. Độ dốc (hệ số góc) của đồ thị d–t tại một điểm chính là vận tốc tức thời tại thời điểm đó: đường thẳng dốc đều ứng với chuyển động thẳng đều (vận tốc không đổi), đường cong ứng với vận tốc thay đổi theo thời gian.