Vier basistypen beweging

Natuurkunde omvat een groot aantal onderwerpen, maar in wezen is het de studie van hoe dingen bewegen. Op het 'macro'-niveau (betreffende alledaagse en zichtbare dingen, in tegenstelling tot 'micro' of atomair en subatomair, fenomenen) classificeren veel natuurkundigen en ingenieurs beweging in vier basistypen: lineair, roterend, heen en weer bewegend en oscillerend. Machines met bewegende delen vertonen een of meer hiervan.

Merk op dat deze niet moeten worden verward met hard-fast wetten van beweging; ze worden in veel conventies geaccepteerd, maar vertegenwoordigen geenszins ijzersterke categorieën. Astronomen praten bijvoorbeeld vaak over beweging in termen van omwenteling, rotatie, kosmische expansie en baansystemen. De vier soorten mechanische beweging zijn niettemin een goed startpunt om te leren hoe dingen op volledig vertrouwde manieren van het ene punt naar het andere gaan in de fysieke ruimte.

Lineaire beweging, soms meer in het algemeen translatiebeweging genoemd, is eenvoudigweg het verschuiven van een object van het ene punt in de ruimte naar het andere. Schematisch, op een typische grafiek met x- en y-assen, als een punt verschuift van de oorsprong op (0, 0) naar het punt (3, 4), de stelling van Pythagoras kan worden gebruikt om aan te tonen dat het punt 5 eenheden lineaire beweging heeft ondergaan (de vierkantswortel van 3

Veel objecten ervaren meer dan één type beweging tegelijk, waarbij de overheersende vorm wordt gebruikt als algemene descriptor. Bijvoorbeeld, een honkbal die van een werper naar de vanger 60 voet verderop wordt gegooid, heeft een translatie ondergaan beweging, maar de bal is waarschijnlijk een aantal keren gedraaid langs zijn pad van de werpheuvel naar huis bord.

Wanneer iets roteert, ruwweg gezegd, draait het rond in een cirkel. Een kind dat op één plek op een speelplaats staat en in een cirkel ronddraait totdat ze haar origineel bereikt startpunt heeft een rotatiebeweging ondergaan, maar ze hoeft de cirkel daarvoor niet te voltooien waar; het belangrijkste punt is dat haar lichaam is gedraaid rond een goed gedefinieerde geometrische as - in dit geval een die van de bovenkant van haar hoofd naar de grond aan haar voeten loopt.

Rotatie is de basis van autotransport. Om een ​​auto als geheel te vertalen van bijvoorbeeld New York City naar Los Angeles, moeten de wielen ronddraaien de assen van de auto en veel van de interne onderdelen van de verbrandingsmotor van de auto draaien terwijl ze werken. De aarde zelf draait bijna elke 24 uur om haar eigen as tussen de Noord- en Zuidpool.

Reciprocerende beweging is gerelateerd aan andere vormen van beweging, in het bijzonder oscillerende beweging. In deze vorm van beweging wordt een object verplaatst of lineair verplaatst in de ene richting en dan terug langs hetzelfde pad in de tegenovergestelde richting totdat het terugkeert naar zijn startpunt; de cyclus wordt dan herhaald. Een voorbeeld is een elektrische zaag. Een minder voor de hand liggend voorbeeld is iemand die naar zijn werk rijdt en dan ongeveer acht uur later over dezelfde route naar huis rijdt, en dat dan dag in dag uit herhaalt. Dit lijken misschien heel verschillende inspanningen, maar in werkelijkheid verschillen ze alleen in tijd- en afstandsschalen; de zaag kan met een amplitude van slechts een halve meter bewegen en meerdere keren per seconde zijn hele in-uit pad afleggen, terwijl een forens twee keer per dag 20 mijl kan afleggen.

Dingen die op een heen en weer gaande manier bewegen, maar met elementen van roterende beweging zoals zwaaien, worden oscilleren genoemd. Een klassiek voorbeeld is een slinger, die zwaait vanaf een vast bevestigingspunt en een boog volgt. Een sprinkler of oscillerende ventilator doet hetzelfde, behalve dat deze oscilleren in een horizontaal vlak in plaats van een verticaal vlak en worden aangedreven door motoren in plaats van de zwaartekracht.

Stel je voor de volledigheid eens een dergelijke sprinkler voor die op de achterkant van een auto is gemonteerd en die een boog van 120 graden afbakent terwijl hij heen en weer beweegt langs een stuk spoor van 50 meter lang. Dit apparaat heeft gemakkelijk herkenbare translatie-, rotatie-, heen en weer gaande en oscillerende bewegingsvormen, en de meeste bewegende objecten in de echte wereld vertonen meer dan één vorm van beweging wanneer ze bewegen.