ארבעה סוגי תנועה בסיסיים

הפיזיקה כוללת הרבה מאוד נושאים, אך בלב זה המחקר כיצד הדברים נעים. ברמה ה"מאקרו "(הנוגעת לדברים יומיומיים ונראים לעין, בניגוד ל"מיקרו" או אטומי ותת אטומי, תופעות) פיזיקאים ומהנדסים רבים מסווגים תנועה לארבעה סוגים בסיסיים: ליניארי, סיבובי, הדדי ו נִדנוּד. מכונות עם חלקים נעים מציגות אחת או יותר מאלה.

שים לב שאסור לבלבל בין אלה לבין קשה-מהר חוקים של תנועה; הם מקובלים במוסכמות רבות, אך אינם מייצגים בשום אופן קטגוריות לבוש ברזל. אסטרונומים, למשל, דנים לעתים קרובות בתנועה במונחים של מהפכה, סיבוב, התפשטות קוסמית ומערכות סביב. ארבעת סוגי התנועה המכנית הם בכל זאת נקודת התחלה טובה ללמוד כיצד הדברים מגיעים מנקודה אחת לשנייה במרחב הפיזי בדרכים מוכרות לחלוטין.

תנועה ליניארית, המכונה לעיתים בתנועה רחבה יותר, היא פשוט העברת אובייקט מנקודה אחת במרחב לאחרת. באופן סכמטי, בגרף טיפוסי עם צירי x ו- y, אם נקודה עוברת מהמקור ב- (0, 0) לנקודה (3, 4), משפט פיתגורס עשוי לשמש כדי להראות שהנקודה עברה 5 יחידות תנועה לינארית (השורש הריבועי של 3² + 4² הוא 5). חץ שנורה מקשת עובר תנועה לינארית.

אובייקטים רבים חווים יותר מסוג תנועה אחד בו זמנית, כאשר הצורה השולטת משמשת כמתאר הכולל. לדוגמא, בייסבול שנזרק מכד לתופס שנמצא במרחק 60 מטר עבר תרגום תנועה, אך ככל הנראה הכדור הסתובב מספר פעמים בדרכו מהתל של הכד לבית צַלַחַת.

כשמשהו מסתובב, באופן גס, הוא מסתובב במעגל. ילד שעומד במקום אחד במגרש משחקים ומסתובב במעגל עד שהיא מגיעה למקור שלה נקודת המוצא עברה תנועה סיבובית, אך היא לא צריכה להשלים את המעגל כדי שזה יהיה נָכוֹן; נקודת המפתח שלהם היא שגופה הסתובב סביב ציר גיאומטרי מוגדר היטב - במקרה זה, אחד שרץ מראש ראשה לקרקע לרגליה.

סיבוב הוא הבסיס לתחבורה ברכב. כדי שתוכלו לתרגם מכונית כולה, למשל, ניו יורק ללוס אנג'לס, הגלגלים שלה חייבים להסתובב צירי המכונית, ורבים מהחלקים הפנימיים של מנוע הבעירה של הרכב מסתובבים תוך כדי עבודה. כדור הארץ עצמו מסתובב סביב צירו שלו בין הקוטב הצפוני לדרומי פעם ב 24 שעות.

תנועה הדדית קשורה לצורות תנועה אחרות, בפרט תנועה מתנודדת. בצורת תנועה זו, אובייקט מתורגם, או נע ליניארי, לכיוון אחד ואז אחורה באותו נתיב בכיוון ההפוך עד שהוא חוזר לנקודת ההתחלה שלו; ואז חוזר על המחזור. דוגמה אחת היא מסור כוח. דוגמה פחות מובנת מאליה היא אדם שנוסע לעבודה ואז נוסע הביתה באותו מסלול כעבור שמונה שעות בערך, ואז חוזר על זה יום אחר יום. אלה עשויים להיראות כמאמצים שונים מאוד, אך במציאות הם נבדלים רק במאזני זמן ומרחק; המסור יכול לנוע במשרעת של חצי מטר בלבד ולנסוע בכל נתיבו החוצה מספר פעמים בשנייה, ואילו נוסע רשאי לנסוע 20 מייל פעמיים ביום.

דברים שנעים באופן הדדי, אך עם אלמנטים של תנועה סיבובית כמו נדנוד, נאמרים תנודיים. מטוטלת, המתנדנדת מנקודת התקשרות קבועה ועוקבת אחר קשת, היא דוגמה קלאסית. ממטרה או מאוורר מתנדנד עושים את אותו הדבר, אלא שאלה מתנדנדים במישור אופקי ולא במישור אנכי ומופעלים על ידי מנועים ולא על ידי כוח הכבידה.

למען השלמות, דמיין ממטרה מסוג זה רכוב על גבה של מכונית שעוקבת אחר 120 מעלות קשת תוך כדי נסיעה קדימה ואחורה לאורך מסילת רכבת של 50 מטר. למכשיר זה ניתן לזהות צורות תנועה מתרגמות, סיבוביות, הדדיות ותנודות, ורוב האובייקטים הנעים בעולם האמיתי מציגים יותר מצורת תנועה אחת כאשר הם נעים.