Quatre types de mouvement de base

La physique englobe un grand nombre de sujets, mais au fond, c'est l'étude de la façon dont les choses bougent. Au niveau "macro" (concernant les choses quotidiennes et visibles, par opposition au "micro", ou atomique et subatomique, phénomènes) de nombreux physiciens et ingénieurs classent le mouvement en quatre types de base: linéaire, rotatif, alternatif et oscillant. Les machines avec des pièces mobiles en présentent un ou plusieurs.

Notez que ceux-ci ne doivent pas être confondus avec hard-fast lois de mouvement; ils sont acceptés dans de nombreuses conventions, mais ne représentent en aucun cas des catégories à toute épreuve. Les astronomes, par exemple, discutent souvent du mouvement en termes de révolution, de rotation, d'expansion cosmique et de systèmes en orbite. Les quatre types de mouvement mécanique sont néanmoins un bon point de départ pour apprendre comment les choses se déplacent d'un point à un autre dans l'espace physique de manière parfaitement familière.

Le mouvement linéaire, parfois plus largement appelé mouvement de translation, est simplement le déplacement d'un objet d'un point de l'espace à un autre. Schématiquement, sur un graphique typique avec les axes x et y, si un point se déplace de l'origine à (0, 0) au point (3, 4), le théorème de Pythagore peut être utilisé pour montrer que le point a subi 5 unités de mouvement linéaire (la racine carrée de 3² + 4² est 5). Une flèche tirée d'un arc subit un mouvement linéaire.

De nombreux objets subissent simultanément plus d'un type de mouvement, la forme prédominante étant utilisée comme descripteur global. Par exemple, une balle de baseball lancée d'un lanceur au receveur à 60 pieds de distance a subi une translation mouvement, mais la balle a probablement tourné plusieurs fois le long de son trajet du monticule du lanceur à la maison assiette.

Quand quelque chose tourne, grosso modo, il tourne en rond. Un enfant se tenant au même endroit sur une aire de jeux et tournant en cercle jusqu'à ce qu'il atteigne son original point de départ a subi un mouvement de rotation, mais elle n'a pas besoin de boucler le cercle pour que cela soit vrai; le point clé est que son corps a tourné autour d'un axe géométrique bien défini - dans ce cas, un allant du sommet de sa tête au sol à ses pieds.

La rotation est le fondement du transport automobile. Pour qu'une voiture dans son ensemble soit traduite de, disons, New York City à Los Angeles, ses roues doivent tourner autour les essieux de la voiture et de nombreuses pièces internes du moteur à combustion de l'automobile tournent pendant qu'ils fonctionnent. La Terre elle-même tourne autour de son propre axe entre les pôles Nord et Sud une fois presque toutes les 24 heures.

Le mouvement alternatif est lié à d'autres formes de mouvement, en particulier le mouvement oscillant. Dans cette forme de mouvement, un objet est translaté, ou déplacé linéairement, dans une direction, puis revient le long du même chemin dans la direction opposée jusqu'à ce qu'il revienne à son point de départ; Le cycle se répète ensuite. Un exemple est une scie électrique. Un exemple moins évident est celui d'une personne qui se rend au travail en voiture puis rentre chez elle en empruntant le même itinéraire huit heures plus tard, puis recommence jour après jour. Ces efforts peuvent sembler très différents, mais en réalité ils ne diffèrent que par les échelles de temps et de distance; la scie peut se déplacer sur une amplitude d'un demi-mètre seulement et parcourir tout son chemin d'entrée-sortie plusieurs fois par seconde, tandis qu'un navetteur peut parcourir 20 milles deux fois par jour.

Les choses qui se déplacent de manière alternative, mais avec des éléments de mouvement de rotation comme le balancement, sont dites oscillantes. Un pendule, qui oscille à partir d'un point d'attache fixe et trace un arc, en est un exemple classique. Un arroseur ou un ventilateur oscillant fait la même chose, sauf qu'ils oscillent dans un plan horizontal plutôt que vertical et sont alimentés par des moteurs plutôt que par gravité.

Par souci d'exhaustivité, imaginez un arroseur de ce type monté à l'arrière d'une voiture qui trace 120 degrés d'arc tout en se déplaçant d'avant en arrière le long d'une voie ferrée de 50 mètres. Ce dispositif a des formes de mouvement de translation, de rotation, de va-et-vient et d'oscillation facilement identifiables, et la plupart des objets en mouvement du monde réel présentent plus d'une forme de mouvement lorsqu'ils se déplacent.