Ruch

Ruch translacyjny

Ruch translacyjny jest ruchem, w którym ciało przesuwa się z jednego punktu w przestrzeni do innego.Jednym z przykładów ruchu translacyjnego jest ruch pocisku wystrzelonego z pistoletu.

Obiekt ma ruch prostoliniowy, gdy porusza się wzdłuż linii prostej. W każdej chwili t obiekt zajmuje położenie wzdłuż prostej, jak pokazano na poniższym rysunku. Odległość x, z odpowiednim znakiem, określa położenie obiektu.Gdy położenie obiektu w danym czasie jest znane, ruch cząstki będzie znany, i na ogół jest wyrażony w postaci równania, które odnosi odległość x, do czasu t, na przykładx = 6t – 4, lub wykres.

Ruch w dwóch lub trzech wymiarach jest bardziej skomplikowany. W dwóch wymiarach, aby ustalić położenie dowolnego obiektu, musimy podać dwie współrzędne. Poniższy rysunek przedstawia prosty przykład ruchu pocisku: kulka staczająca się ze stołu. Zdefiniujmy kierunek poziomy jako oś x, a kierunek pionowy jako oś y. Rozważmy kulkę, która początkowo stacza się z płaskiego stołu z prędkością początkową 10 m/s.

Podczas gdy kulka znajduje się na stole obserwujemy, że początkowa składowa x prędkości (v0x) wynosi 10 m/s (stała), początkowa składowa y prędkości wynosi 0 m/s, składowa x przyspieszenia wynosi 0 m/s2 , a składowa y przyspieszenia wynosi 0 m/s2. Składowe przyspieszenia i prędkości to te części prędkości lub przyspieszenia, które wskazują w kierunku x lub y. Zaobserwujmy, co dzieje się w chwili, gdy piłka opuszcza stół.

Prędkość początkowa w kierunku y nadal wynosi zero, a prędkość początkowa w kierunku x nadal wynosi 10 m/s. Jednak piłka nie ma już kontaktu ze stołem i spada swobodnie. Przyspieszenie grawitacyjne kulki jest równe zeru. W tym przypadku ruchy w kierunku poziomym i pionowym powinny być analizowane niezależnie. W kierunku poziomym nie ma przyspieszenia, zatem składowa x prędkości jest stała

W kierunku pionowym występuje przyspieszenie równe przyspieszeniu grawitacyjnemu. Dlatego prędkość w kierunku pionowym zmienia się jak poniżej

Ruch obrotowy

Ruch obrotowy dotyczy tylko ciał sztywnych. Ciało sztywne to obiekt, który zachowuje swój ogólny kształt, co oznacza, że cząsteczki tworzące ciało sztywne pozostają w tym samym położeniu względem siebie. Koło i wirnik silnika są typowymi przykładami ciał sztywnych, które często pojawiają się w pytaniach dotyczących ruchu obrotowego.

Ruch okrężny

Ruch okrężny jest powszechnym rodzajem ruchu obrotowego. Podobnie jak w przypadku ruchu pocisku możemy analizować kinematykę i dowiedzieć się czegoś o związkach między położeniem, prędkością i przyspieszeniem. Pierwsze prawo Newtona mówi, że obiekt w ruchu pozostaje w ruchu ze stałą prędkością, o ile nie działa na niego siła zewnętrzna. Jeśli siła jest przyłożona prostopadle do kierunku ruchu, zmieni się tylko kierunek prędkości. Jeśli siła stale działa prostopadle do poruszającego się obiektu, obiekt będzie poruszał się po torze kołowym ze stałą prędkością. Taki ruch nazywamy ruchem jednostajnym okrężnym.

Ruch okrężny ciała sztywnego występuje wtedy, gdy każdy punkt ciała porusza się po torze kołowym wokół prostej zwanej osią obrotu, która przecina środek masy, jak pokazano na poniższym rysunku.

Translational Motion Versus Rotational Motion

Istnieje silna analogia pomiędzy ruchem obrotowym i standardowym ruchem translacyjnym. W rzeczy samej, każde pojęcie fizyczne używane do analizy ruchu obrotowego ma swój odpowiednik w ruchu translacyjnym.

.

.

.

Ruch translacyjny		Ruch obrotowy
Przemieszczenie		Przemieszczenie kątowe
. Prędkość		Prędkość kątowa
. Przyspieszenie		Przyspieszenie kątowe
Masa	M	Moment bezwładności
Siła	F = Ma	Moment obrotowy
Praca		Praca
Power		Power
Energia kinetyczna		Energia kinetyczna

.