Jak mierzony jest ruch?

Ruch jest pojęciem prostym do zrozumienia, ale obliczenie może stać się zaskakująco skomplikowane, w zależności od wymaganego poziomu szczegółowości. Na podstawowym poziomie ruch jest miarą ruchu w określonym kierunku. Określenie ruchu i kierunku wymaga znajomości kilku sił, w tym masy, tarcia, prędkości i odległości.

Aby zmierzyć ruch, obiekt musi się poruszać. Definiuje się to jako rozpoczynanie od jednego miejsca w przestrzeni i kończące się w innym miejscu w przestrzeni. Często czas potrzebny na przejście z jednego punktu do drugiego jest również uwzględniany w celu obliczenia prędkości ruchu, chociaż czas nie jest konieczny do wskazania ruchu. W matematyce teoretycznej ruch jest zwykle wyrażany na wykresie kartezjańskim z osiami X i Y.

Pęd, określany naukowo jako „bezwładność”, opisuje właściwość ruchu po raz pierwszy zaproponowaną przez Izaaka Newtona. Masa w spoczynku ma tendencję do pozostawania w spoczynku, a masa będąca w ruchu ma tendencję do pozostawania w ruchu. Bezwładność oblicza się, znając masę obiektu w ruchu, siłę działającą na niego oraz tarcie otaczającego go środowiska. Obliczenie bezwładności pozwala przewidzieć, kiedy ustaje ruch.

Każdy ruch ma kierunek. W prostych zadaniach matematycznych kierunek ten jest często stały, gdy obiekt porusza się przez określony czas po linii prostej. Jednak w rzeczywistych zastosowaniach kierunek może się zmieniać lub zachodzić w sposób krzywoliniowy, co komplikuje matematyczne wyrażenie tego kierunku. Kierunek jest zwykle wyrażany w postaci wektorów, które są obliczeniami siły o określonym kierunku, które wzajemnie się wzmacniają lub znoszą.

Siła powoduje ruch. Siła ta może być albo zewnętrzna w stosunku do poruszającego się obiektu, jak w przypadku ręki popychającej filiżankę po stole, lub wewnętrzna, jak w przypadku biegacza na chodniku. Siła zewnętrzna jest zwykle wyrażana w niutonach, iloczynu masy i przyspieszenia. Siłę wewnętrzną można również wyrazić w ten sposób, ale zwykle oblicza się ją jako ilość energii zużywanej przez obiekt, aby się poruszyć. Jednostka używana do opisu energii zależy od zastosowanego systemu pomiarowego i rodzaju obiektu. Waty, dżule, kalorie i wolty to jednostki energii, które wywołują jakąś siłę wewnętrzną.