Neljä perustyyppiä liikettä

Fysiikka käsittää hyvin monia aiheita, mutta sydämessä se on tutkimus siitä, miten asiat liikkuvat. "Makrotasolla" (joka koskee jokapäiväisiä ja näkyviä asioita, toisin kuin "mikro" tai atomi- ja subatomiset, ilmiöt) monet fyysikot ja insinöörit luokittelevat liikkeen neljään perustyyppiin: lineaariseen, pyörivään, edestakaisin liikkuvaan ja värähtelevä. Koneissa, joissa on liikkuvia osia, on yksi tai useampi näistä.

Huomaa, että näitä ei pidä sekoittaa kovaa nopeaan lait liikkeen; ne hyväksytään monissa yleissopimuksissa, mutta eivät missään nimessä edusta rauta-kategorioita. Esimerkiksi tähtitieteilijät keskustelevat liikkeestä usein vallankumouksen, pyörimisen, kosmisen laajenemisen ja kiertoradalla. Neljä erilaista mekaanista liikettä ovat kuitenkin hyvä lähtökohta oppia kuinka asiat pääsevät fyysisessä tilassa pisteestä toiseen täysin tutuilla tavoilla.

Lineaarinen liike, jota joskus laajemmin kutsutaan translaatioliikkeeksi, on yksinkertaisesti kohteen siirtyminen avaruuspisteestä toiseen. Kaaviollisesti tyypillisellä kaavalla, jossa on x- ja y-akselit, jos piste siirtyy alkupisteestä (0, 0) pisteeseen (3, 4), Pythagoraan lauseen avulla voidaan osoittaa, että piste on käynyt läpi 5 yksikköä lineaarista liikettä (3: n neliöjuuri).

Monet esineet kokevat samanaikaisesti useampaa kuin yhtä liiketyyppiä, ja yleistä kuvaajaa käytetään hallitsevaa muotoa. Esimerkiksi kannusta 60 metrin päähän kiinniottajaan heitetty baseball on läpikäynyt käännöksen liike, mutta pallo on todennäköisesti kiertänyt useita kertoja polkuaan syöttäjästä kotiin lautanen.

Kun jokin pyörii, karkeasti ottaen se pyörii ympyränä. Lapsi seisoo yhdessä paikassa leikkikentällä ja pyöri ympyrässä, kunnes hän saavuttaa alkuperäisen lähtökohta on käynyt pyörimisliikkeessä, mutta hänen ei tarvitse täyttää ympyrää, jotta se olisi totta; Heidän avainasemansa on, että hänen ruumiinsa on kiertynyt hyvin määritellyn geometrisen akselin ympäri - tässä tapauksessa yksi kulkee päänsä yläosasta maahan jaloillaan.

Kierto on autoliikenteen perusta. Jotta koko auto voidaan kääntää esimerkiksi New York Citystä Los Angelesiin, sen pyörien on pyöritettävä ympäriinsä auton akselit ja monet auton polttomoottorin sisäosat pyörivät työn aikana. Maa itse pyörii oman akselinsa ympäri pohjois- ja etelänavan välillä kerran melkein 24 tunnin välein.

Edestakaisin liikkuminen liittyy muihin liikkeen muotoihin, erityisesti värähtelevään liikkeeseen. Tässä liikemuodossa objekti käännetään tai sitä siirretään lineaarisesti yhteen suuntaan ja sitten takaisin samaa polkua pitkin vastakkaiseen suuntaan, kunnes se palaa lähtöpisteeseen; sykli toistetaan sitten. Yksi esimerkki on moottorisaha. Vähemmän ilmeinen esimerkki on henkilö, joka ajaa töihin ja ajaa sitten kotiin samaa reittiä noin kahdeksan tuntia myöhemmin ja toistaa sitten tämän päivästä toiseen. Nämä saattavat tuntua hyvin erilaisilta pyrkimyksiltä, ​​mutta todellisuudessa ne eroavat toisistaan ​​vain aika- ja etäisyysasteikoilla; saha voi liikkua vain puolen metrin amplitudin läpi ja kulkea koko sisäänmenoreitin läpi useita kertoja sekunnissa, kun taas työmatkailija voi matkustaa 20 mailia kahdesti päivässä.

Asiat, jotka liikkuvat edestakaisin, mutta joissa on pyörimisliikkeen elementtejä, kuten heiluminen, sanotaan värähteleviksi. Heiluri, joka heiluu kiinteästä kiinnityskohdasta ja jäljittää kaaren, on klassinen esimerkki. Sprinkleri tai värähtelevä puhallin tekee saman, paitsi että nämä värähtelevät vaakasuorassa tasossa eikä pystytasossa ja niitä käyttävät moottorit eikä painovoima.

Kuvittele täydellisyyden vuoksi tällainen sprinkleri, joka on asennettu auton takaosaan ja joka seuraa 120 kaaren astetta liikkuessaan edestakaisin 50 metriä rautatietietä. Tällä laitteella on helposti tunnistettavissa olevat translaatio-, pyörimis-, edestakaisin liikkuvat ja värähtelevät liikemuodot, ja useimmissa reaalimaailmassa liikkuvissa esineissä on useampi kuin yksi liikemuoto liikkuessaan.