Bevægelse

Translationsbevægelse

Translationsbevægelse er den bevægelse, hvorved et legeme skifter fra et punkt i rummet til et andet.Et eksempel på translationsbevægelse er bevægelsen af en kugle, der affyres fra en pistol.

En genstand har en retlinet bevægelse, når den bevæger sig langs en lige linje. Til ethvert tidspunkt, t, indtager genstanden en position langs linjen som vist i følgende figur. Afstanden x, med passende fortegn, definerer objektets position.Når objektets position på et bestemt tidspunkt er kendt, vil partiklens bevægelse være kendt, og den udtrykkes generelt i form af en ligning, der relaterer afstand x, til tiden t, for eksempellex = 6t – 4, eller en graf.

Bevægelser i to eller tre dimensioner er mere komplicerede. I to dimensioner er vi nødt til at angive to koordinater for at fastsætte positionen for et hvilket som helst objekt. Den følgende figur viser et simpelt eksempel på projektilbevægelse: en bold, der ruller ned fra et bord. Lad os definere den vandrette retning som x-aksen og den lodrette retning som y-aksen. Betragt en kugle, der oprindeligt ruller af et fladt bord med en begyndelseshastighed på 10 m/s.

Mens kuglen er på bordet, kan vi konstatere, at den oprindelige x-komponent af hastigheden (v0x) er 10 m/s (konstant), den oprindelige y-komponent af hastigheden er 0 m/s, x-komponenten af accelerationen er 0 m/s2 og y-komponenten af accelerationen er 0 m/s2. Accelerations- og hastighedskomponenterne er de dele af hastigheden eller accelerationen, der peger i x- eller y-retningen.Lad os observere, hvad der sker i det øjeblik, hvor bolden forlader bordet.

Den oprindelige hastighed i y-retningen er stadig nul, og den oprindelige hastighed i x-retningen er stadig 10 m/s. Kuglen er imidlertid ikke længere i kontakt med bordet, og den falder frit. Kuglens gravitationsacceleration er nedad. I dette tilfælde skal bevægelserne i den vandrette og lodrette retning analyseres uafhængigt af hinanden. Horisontalt er der ingen acceleration i den horisontale retning, derfor er x-komponenten af hastigheden konstant

I den vertikale retning er der en acceleration svarende til tyngdeaccelerationen. Derfor ændres hastigheden i lodret retning som nedenfor

Rotationsbevægelse

Rotationsbevægelse beskæftiger sig kun med stive legemer. Et stift legeme er et objekt, der bevarer sin overordnede form, hvilket betyder, at de partikler, der udgør det stive legeme, forbliver i den samme position i forhold til hinanden. Et hjul og en motorrotor er almindelige eksempler på stive legemer, der ofte optræder i spørgsmål om rotationsbevægelser.

Cirkulær bevægelse

Cirkulær bevægelse er en almindelig form for rotationsbevægelse. Ligesom projektilbevægelse kan vi analysere kinematikken og lære noget om sammenhængen mellem position, hastighed og acceleration. Newtons første lov siger, at et objekt i bevægelse forbliver i bevægelse med konstant hastighed, medmindre der påvirkes af en ydre kraft. Hvis kraften påføres vinkelret på bevægelsesretningen, er det kun hastighedsretningen, der ændres. Hvis en kraft konstant virker vinkelret på et objekt i bevægelse, vil objektet bevæge sig i en cirkelformet bane med konstant hastighed. Dette kaldes ensartet cirkelbevægelse.

Den cirkulære bevægelse af et stift legeme opstår, når hvert punkt i legemet bevæger sig i en cirkelformet bane omkring en linje kaldet rotationsaksen, som skærer gennem massecentret, som vist i følgende figur.

Translationsbevægelse versus rotationsbevægelse

Der er en stærk analogi mellem rotationsbevægelse og standardtranslationsbevægelse. Faktisk har hvert fysisk begreb, der anvendes til at analysere rotationsbevægelse, sit translationelle sidestykke.

Translationsbevægelse		Rotationsbevægelse
Forflytning		Angulær forflytning
Velocity		Angular velocity
Acceleration		Angulær acceleration
Masse	M	Træghedsmoment
Kraft	F = Ma	Moment
Arbejdskraft		Arbejdskraft
Kraft		Kraft
Kinetisk energi		Kinetisk energi