Vier grundlegende Bewegungsarten

Physik umfasst sehr viele Themen, aber im Kern geht es um das Studium, wie sich Dinge bewegen. Auf der "Makro"-Ebene (in Bezug auf alltägliche und sichtbare Dinge, im Gegensatz zu "Mikro" oder atomar und subatomar, Phänomene) klassifizieren viele Physiker und Ingenieure Bewegung in vier Grundtypen: linear, rotierend, hin- und hergehend und schwingen. Maschinen mit beweglichen Teilen weisen eines oder mehrere davon auf.

Beachten Sie, dass diese nicht mit hart-fast zu verwechseln sind Gesetze der Bewegung; sie werden in vielen Konventionen akzeptiert, repräsentieren aber keineswegs eiserne Kategorien. Astronomen zum Beispiel diskutieren Bewegung oft in Bezug auf Rotation, Rotation, kosmische Expansion und Umlaufsysteme. Die vier Arten der mechanischen Bewegung sind dennoch ein guter Ausgangspunkt, um zu lernen, wie sich die Dinge im physischen Raum auf vertraute Weise von einem Punkt zum anderen bewegen.

Lineare Bewegung, manchmal allgemeiner als Translationsbewegung bezeichnet, ist einfach die Verschiebung eines Objekts von einem Punkt im Raum zu einem anderen. Schematisch, in einem typischen Graphen mit x- und y-Achsen, wenn sich ein Punkt vom Ursprung bei (0, 0) zum Punkt (3, 4) verschiebt, der Satz des Pythagoras kann verwendet werden, um zu zeigen, dass der Punkt 5 lineare Bewegungseinheiten durchlaufen hat (die Quadratwurzel von 3

Viele Objekte erfahren gleichzeitig mehr als eine Art von Bewegung, wobei die vorherrschende Form als Gesamtbeschreibung verwendet wird. Zum Beispiel wurde ein Baseball, der von einem Pitcher auf den 60 Fuß entfernten Catcher geworfen wurde, Translationsbewegungen unterzogen Bewegung, aber der Ball hat sich auf seinem Weg vom Pitcher's Mound zum Home wahrscheinlich mehrmals gedreht Teller.

Wenn sich etwas dreht, dreht es sich grob gesagt im Kreis. Ein Kind, das an einer Stelle auf einem Spielplatz steht und sich im Kreis dreht, bis es sein Original erreicht hat Startpunkt hat eine Drehbewegung erfahren, aber sie muss den Kreis nicht vervollständigen, damit dies wahr; Der entscheidende Punkt ist, dass sich ihr Körper um eine genau definierte geometrische Achse gedreht hat – in diesem Fall eine, die von ihrem Kopf bis zum Boden zu ihren Füßen verläuft.

Rotation ist die Grundlage des Automobilverkehrs. Damit ein Auto als Ganzes beispielsweise von New York City nach Los Angeles übersetzt werden kann, müssen sich seine Räder drehen die Achsen des Autos und viele der inneren Teile des Verbrennungsmotors des Autos rotieren, während sie arbeiten. Die Erde selbst dreht sich fast alle 24 Stunden einmal um die eigene Achse zwischen Nord- und Südpol.

Die hin- und hergehende Bewegung steht in Beziehung zu anderen Bewegungsformen, insbesondere zu oszillierenden Bewegungen. Bei dieser Bewegungsform wird ein Objekt in eine Richtung verschoben oder linear bewegt und dann entlang derselben Bahn in die entgegengesetzte Richtung zurück, bis es zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt; der Zyklus wird dann wiederholt. Ein Beispiel ist eine Motorsäge. Ein weniger offensichtliches Beispiel ist eine Person, die zur Arbeit fährt und dann etwa acht Stunden später dieselbe Route nach Hause fährt und dies Tag für Tag wiederholt. Dies mag wie sehr unterschiedliche Bemühungen erscheinen, aber in Wirklichkeit unterscheiden sie sich nur in Zeit- und Entfernungsskalen; Die Säge kann sich über eine Amplitude von nur einem halben Meter bewegen und mehrmals pro Sekunde den gesamten Ein-Aus-Pfad zurücklegen, während ein Pendler zweimal täglich 20 Meilen zurücklegen kann.

Dinge, die sich hin- und herbewegen, aber mit Elementen der Rotationsbewegung wie Schwingen, werden als oszillieren bezeichnet. Ein klassisches Beispiel ist ein Pendel, das von einem festen Befestigungspunkt aus schwingt und einen Bogen zeichnet. Ein Sprinkler oder ein oszillierendes Gebläse macht dasselbe, außer dass diese in einer horizontalen Ebene anstatt in einer vertikalen Ebene schwingen und von Motoren anstatt von der Schwerkraft angetrieben werden.

Stellen Sie sich der Vollständigkeit halber einen Sprinkler dieser Art vor, der auf der Rückseite eines Autos montiert ist und einen 120-Grad-Bogen fährt, während er sich auf einer 50 Meter langen Bahnstrecke hin und her bewegt. Dieses Gerät weist leicht erkennbare translatorische, rotatorische, hin- und hergehende und oszillierende Bewegungsformen auf, und die meisten sich bewegenden Objekte der realen Welt zeigen mehr als eine Bewegungsform, wenn sie sich bewegen.