Štyri základné typy pohybu

Fyzika obsahuje veľmi veľa tém, ale v zásade ide o štúdium toho, ako sa veci pohnú. Na „makro“ úrovni (týkajúcej sa každodenných a viditeľných vecí, na rozdiel od „mikro“ alebo atómovej a subatomárnej, javov) mnoho fyzikov a inžinierov klasifikuje pohyb do štyroch základných typov: lineárny, rotačný, vratný a oscilujúci. Stroje s pohyblivými časťami vykazujú jeden alebo viac z nich.

Pamätajte, že si ich nemožno zamieňať s tvrdo-rýchlymi zákony pohybu; sú akceptované v mnohých dohovoroch, ale v žiadnom prípade nepredstavujú pevné kategórie. Napríklad astronómovia často diskutujú o pohybe z hľadiska revolúcie, rotácie, kozmickej expanzie a obežných dráh. Štyri druhy mechanického pohybu sú napriek tomu dobrým východiskovým bodom na spoznanie toho, ako sa veci dostávajú z jedného bodu do druhého vo fyzickom priestore úplne známymi spôsobmi.

Lineárny pohyb, niekedy širšie nazývaný translačný pohyb, je jednoducho posunutie objektu z jedného bodu v priestore do druhého. Schematicky, na typickom grafe s osami x a y, ak sa bod posúva z počiatku v bode (0, 0) do bodu (3, 4), Pytagorova veta sa môže použiť na označenie toho, že bod prešiel 5 jednotkami lineárneho pohybu (druhá odmocnina z 3

Mnoho objektov zažíva viac ako jeden typ pohybu súčasne, pričom prevládajúca forma sa používa ako celkový deskriptor. Napríklad bejzbal vyhodený z džbánu do lapača vzdialeného 60 stôp prešiel translačným pohyb, ale lopta sa pravdepodobne počas svojej cesty od kopy džbánu k domovu viackrát otočila tanier.

Keď sa niečo zhruba otočí, krúti sa to dookola. Dieťa stojace na jednom mieste na ihrisku a točiace sa v kruhu, kým nedosiahne svoj pôvodný východiskový bod prešiel rotačným pohybom, ale aby to bolo potrebné, nemusí krúžiť pravda; kľúčovým bodom je to, že sa jej telo otáčalo okolo presne vymedzenej geometrickej osi - v tomto prípade jedného, ​​ktorý jej prechádzal od temena k zemi pri nohách.

Rotácia je základom automobilovej dopravy. Aby bolo možné auto ako celok preložiť z povedzme z New Yorku do Los Angeles, musia sa jeho kolesá krútiť dookola nápravy automobilu a veľa vnútorných častí spaľovacieho motora automobilu sa pri práci otáča. Samotná Zem sa otáča okolo svojej vlastnej osi medzi severným a južným pólom raz za takmer 24 hodín.

Vratný pohyb súvisí s inými formami pohybu, najmä s kmitavým pohybom. V tejto forme pohybu je objekt preložený alebo lineárne posunutý v jednom smere a potom späť rovnakou cestou v opačnom smere, kým sa nevráti do východiskového bodu; cyklus sa potom opakuje. Jedným z príkladov je motorová píla. Menej zrejmým príkladom je človek, ktorý šoféruje do práce a potom o osem hodín neskôr vedie autom rovnakou trasou domov a potom to opakuje každý deň. Môžu sa zdať ako veľmi odlišné snahy, ale v skutočnosti sa líšia iba v časovej a vzdialenostnej mierke; píla sa môže pohybovať cez amplitúdu iba pol metra a prechádzať celou cestou dovnútra von niekoľkokrát za sekundu, zatiaľ čo dochádzajúci môže cestovať 20 míľ dvakrát denne.

Veci, ktoré sa pohybujú vratne, ale s prvkami rotačného pohybu, ako je napríklad hojdanie, sa hovoria oscilujú. Klasickým príkladom je kyvadlo, ktoré sa hojdá z pevného bodu pripevnenia a sleduje oblúk. To isté robí aj postrekovač alebo oscilačný ventilátor, ibaže tieto kmitajú skôr v horizontálnej ako vertikálnej rovine a sú poháňané skôr motormi ako gravitáciou.

Pre úplnosť si predstavte postrekovač tohto druhu namontovaný na zadnej časti vozidla, ktorý sleduje oblúky 120 stupňov a pohybuje sa tam a späť po 50 metrov dlhej trati. Toto zariadenie má ľahko identifikovateľné translačné, rotačné, vratné a oscilačné formy pohybu a väčšina pohybujúcich sa objektov v reálnom svete vykazuje pri pohybe viac ako jednu formu pohybu.