science >> Wetenschap >  >> Fysica

Vier basistypen van beweging

Natuurkunde omvat heel veel onderwerpen, maar in wezen is het de studie van hoe dingen bewegen. Op het "macro" -niveau (betreffende dagelijkse en zichtbare dingen, in tegenstelling tot "micro", of atomaire en subatomaire, fenomenen) classificeren veel fysici en ingenieurs beweging in vier basistypen: lineair, roterend, heen en weer en oscillerend. Machines met bewegende delen vertonen een of meer hiervan.

Merk op dat deze niet moeten worden verward met hard-fast bewegingswetten; ze worden in veel conventies geaccepteerd, maar vertegenwoordigen geenszins ijzeren categorieën. Astronomen bespreken bijvoorbeeld vaak beweging in termen van revolutie, rotatie, kosmische expansie en baansystemen. De vier soorten mechanische bewegingen zijn niettemin een goed uitgangspunt om te leren hoe dingen van het ene punt naar het andere in fysieke ruimte op volledig vertrouwde manieren komen.
Lineaire (translationele) beweging

Lineaire beweging, soms breder translationele beweging genoemd, is eenvoudigweg het verplaatsen van een object van het ene punt in de ruimte naar een ander. 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), kan de stelling van Pythagoras worden gebruikt om aan te tonen dat het punt 5 heeft ondergaan eenheden van lineaire beweging (de vierkantswortel van 3 2 + 4 2 is 5). Een pijl uit een boog ondergaat lineaire beweging.

Veel objecten ervaren meer dan één type beweging tegelijkertijd, waarbij de overheersende vorm wordt gebruikt als de algemene descriptor. Een honkbal dat bijvoorbeeld van een werper naar de vanger op 60 voet afstand wordt gegooid, heeft een translatiebeweging ondergaan, maar de bal heeft waarschijnlijk een aantal keren gedraaid langs zijn pad van de heuvel van de werper naar de thuisplaat.
Rotary (Rotational) Motion

Wanneer iets grofweg draait, draait het rond in een cirkel. Een kind dat op een plek op een speelplaats staat en in een cirkel ronddraait totdat het haar oorspronkelijke beginpunt heeft bereikt, heeft een rotatiebeweging ondergaan, maar ze hoeft de cirkel niet te voltooien om waar te zijn; het belangrijkste punt is dat haar lichaam rond een goed gedefinieerde geometrische as is gedraaid - in dit geval een die vanaf haar hoofd naar de grond loopt aan haar voeten.

Rotatie is de basis van het autotransport. Om een auto als geheel te laten vertalen van bijvoorbeeld New York naar Los Angeles, moeten de wielen rond de assen van de auto draaien en veel van de interne onderdelen van de verbrandingsmotor van de auto draaien terwijl ze werken. De aarde zelf roteert om de 24 uur om de eigen as tussen de Noord- en Zuidpool.
Heen en weer gaande beweging

heen en weer gaande beweging is gerelateerd aan andere vormen van beweging, in het bijzonder oscillerende beweging. In deze vorm van beweging wordt een object vertaald of lineair verplaatst in één richting en vervolgens terug langs hetzelfde pad in de tegenovergestelde richting totdat het terugkeert naar zijn beginpunt; "the cycle is then repeated.", 3, [[Een minder voor de hand liggend voorbeeld is een persoon die naar het werk rijdt en vervolgens acht uur later langs dezelfde route naar huis rijdt en deze dag na dag herhaalt. Dit lijken misschien heel verschillende inspanningen, maar in werkelijkheid verschillen ze alleen in tijd- en afstandsschalen; de zaag kan door een amplitude van slechts een halve meter bewegen en meerdere keren per seconde door zijn hele in-uit pad gaan, terwijl een forens twee keer per dag 20 mijl kan reizen.
Oscillerende beweging

Dingen die bewegen op een heen en weer gaande manier, maar met elementen van rotatiebeweging zoals zwaaien, worden deze oscilleren. Een slinger, die vanuit een vast bevestigingspunt zwaait en een boog volgt, is een klassiek voorbeeld. 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 zwaartekracht.

Stel je voor de volledigheid een dergelijke sprinkler voor op de achterkant van een auto die 120 graden boog volgt terwijl hij heen en weer beweegt over een stuk spoor van 50 meter. Dit apparaat heeft gemakkelijk identificeerbare translationele, roterende, heen en weer bewegende en oscillerende vormen van beweging, en de meeste real-world bewegende objecten vertonen meer dan één vorm van beweging wanneer ze bewegen.