Zawartość
Fizyka obejmuje bardzo wiele tematów, ale w gruncie rzeczy jest to badanie tego, jak rzeczy się poruszają. Na poziomie „makro” (dotyczącym rzeczy codziennych i widzialnych, w przeciwieństwie do zjawisk „mikro” lub atomowych i subatomowych) wielu fizyków i inżynierów dzieli ruch na cztery podstawowe typy: liniowy, obrotowy, posuwisto-zwrotny i oscylacyjny. Maszyny z ruchomymi częściami wykazują jedną lub więcej z nich.
Zauważ, że nie należy ich mylić z hard-fast prawa ruchu; są akceptowane w wielu konwencjach, ale w żadnym wypadku nie reprezentują kategorii pancernych. Na przykład astronomowie często omawiają ruch w kategoriach obrotu, obrotu, ekspansji kosmicznej i układów orbitujących. Cztery rodzaje ruchów mechanicznych są jednak dobrym punktem wyjścia do poznania, jak rzeczy przechodzą z jednego punktu do drugiego w przestrzeni fizycznej w całkowicie znany sposób.
Ruch liniowy (translacyjny)
Ruch liniowy, czasem szerzej nazywany ruchem translacyjnym, polega po prostu na przesunięciu obiektu z jednego punktu w przestrzeni do drugiego. Schematycznie na typowym wykresie z osiami xi y, jeśli punkt przesuwa się od początku w punkcie (0, 0) do punktu (3, 4), można zastosować twierdzenie Pitagorasa, aby pokazać, że punkt przeszedł 5 jednostki ruchu liniowego (pierwiastek kwadratowy z 32 + 42 wynosi 5). Strzała wystrzelona z łuku podlega ruchowi liniowemu.
Wiele obiektów doświadcza jednocześnie więcej niż jednego rodzaju ruchu, przy czym dominującą formą jest ogólny deskryptor. Na przykład baseball rzucony z miotacza do łapacza oddalonego o 60 stóp przeszedł ruch translacyjny, ale piłka prawdopodobnie obracała się wiele razy na swojej drodze od kopca miotacza do bazy domowej.
Ruch obrotowy (rotacyjny)
Kiedy coś się obraca, z grubsza mówiąc, obraca się w kółko. Dziecko stojące w jednym miejscu na placu zabaw i obracające się w kółko, dopóki nie osiągnie pierwotnego punktu początkowego, zostało poddane ruchowi obrotowemu, ale nie musi wypełniać koła, aby było to prawdą; kluczową kwestią jest to, że jej ciało obracało się wokół dobrze określonej osi geometrycznej - w tym przypadku biegnącej od czubka głowy do ziemi u jej stóp.
Rotacja jest podstawą transportu samochodowego. Aby cały samochód mógł zostać przetłumaczony, powiedzmy, z Nowego Jorku do Los Angeles, jego koła muszą obracać się wokół osi samochodów, a wiele wewnętrznych części silnika spalinowego obraca się podczas pracy. Sama Ziemia obraca się wokół własnej osi między biegunami północnym i południowym raz prawie co 24 godziny.
Ruch posuwisto zwrotny
Ruch posuwisto-zwrotny związany jest z innymi formami ruchu, w szczególności ruchem oscylacyjnym. W tej formie ruchu obiekt jest przesuwany lub przemieszczany liniowo w jednym kierunku, a następnie wraca tą samą ścieżką w przeciwnym kierunku, aż powróci do punktu początkowego; cykl jest następnie powtarzany. Jednym z przykładów jest piła mechaniczna. Mniej oczywistym przykładem jest osoba, która jedzie do pracy, a następnie wraca do domu tą samą trasą osiem godzin później, a następnie powtarza się z dnia na dzień. Mogą się wydawać, że to bardzo różne przedsięwzięcia, ale w rzeczywistości różnią się jedynie skalą czasu i odległości; piła może poruszać się przez amplitudę zaledwie pół metra i przemierzać całą swoją ścieżkę wejściową kilka razy na sekundę, podczas gdy osoba dojeżdżająca do pracy może podróżować 20 mil dwa razy dziennie.
Ruch oscylacyjny
Rzeczy poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym, ale z elementami ruchu obrotowego, takimi jak ruch wahadłowy, nazywane są oscylacyjnymi. Wahadło, które waha się od stałego punktu przywiązania i śledzi łuk, jest klasycznym przykładem. Zraszacz lub wentylator oscylacyjny robi to samo, z tym wyjątkiem, że oscylują one w płaszczyźnie poziomej zamiast pionowej i są napędzane silnikami, a nie grawitacją.
Dla kompletności wyobraź sobie zraszacz tego rodzaju zamontowany z tyłu samochodu, który śledzi 120 stopni łuku podczas poruszania się tam iz powrotem po 50-metrowym odcinku torów kolejowych. To urządzenie ma łatwo rozpoznawalne translacyjne, obrotowe, posuwisto-zwrotne i ruchome formy, a większość poruszających się obiektów w świecie rzeczywistym wykazuje więcej niż jedną formę ruchu podczas ruchu.