Mekanisk bevægelse og dens relativitet. Referencesystem

Detaljer Kategori: Mekanik Udgivet 17/03/2014 18:55 Visninger: 15360

Mekanisk bevægelse overvejes materiale punkt og For fast krop.

Bevægelse af et materialepunkt

Fremadgående bevægelse af et absolut stivt legeme er en mekanisk bevægelse, hvor ethvert lige linjesegment, der er forbundet med dette legeme, altid er parallelt med sig selv til enhver tid.

Hvis du mentalt forbinder to punkter i en stiv krop med en lige linje, så vil det resulterende segment altid være parallelt med sig selv i processen med translationel bevægelse.

Under translationel bevægelse bevæger alle punkter på kroppen sig lige meget. Det vil sige, at de rejser den samme afstand på samme tid og bevæger sig i samme retning.

Eksempler på translationel bevægelse: bevægelsen af en elevatorvogn, mekaniske vægte, en slæde, der suser ned ad et bjerg, cykelpedaler, en togperron, motorstempler i forhold til cylindrene.

Rotationsbevægelse

Under roterende bevægelse, alle punkter fysisk krop bevæger sig i cirkler. Alle disse cirkler ligger i planer parallelt med hinanden. Og rotationscentrene for alle punkter er placeret på en fast lige linje, som kaldes rotationsakse. Cirkler, der er beskrevet med punkter, ligger i parallelle planer. Og disse planer er vinkelrette på rotationsaksen.

Rotationsbevægelse er meget almindelig. Således er bevægelsen af punkter på kanten af et hjul et eksempel på rotationsbevægelse. Rotationsbevægelse beskrives ved en ventilatorpropel mv.

Rotationsbevægelse er karakteriseret ved følgende fysiske størrelser: rotationsvinkelhastighed, rotationsperiode, rotationsfrekvens, et punkts lineære hastighed.

Vinkelhastighed Et legeme, der roterer ensartet, kaldes en værdi, der er lig med forholdet mellem rotationsvinklen og det tidsrum, hvor denne rotation fandt sted.

Den tid, det tager en krop at gennemføre en hel omdrejning, kaldes rotationsperiode (T).

Antallet af omdrejninger et legeme laver pr. tidsenhed kaldes hastighed (f).

Rotationsfrekvens og periode er relateret til hinanden af relationen T = 1/f.

Hvis et punkt er placeret i en afstand R fra rotationscentret, bestemmes dets lineære hastighed af formlen:

Forelæsning 2. Relativiteten af mekanisk bevægelse. Referencerammer. Karakteristika for mekanisk bevægelse: bevægelse, hastighed, acceleration.

Mekanik – gren af fysik, der studerer mekanisk bevægelse.

Mekanik er opdelt i kinematik, dynamik og statik.

Kinematik er en gren af mekanikken, hvor kroppens bevægelse betragtes uden at identificere årsagerne til denne bevægelse.Kinematik studerer måder at beskrive bevægelse på og forholdet mellem størrelser, der karakteriserer disse bevægelser.

Kinematik problem: bestemmelse af kinematiske karakteristika for bevægelse (bevægelsesbaner, bevægelse, tilbagelagt distance, koordinater, hastighed og acceleration af kroppen), samt opnåelse af ligninger for disse karakteristikas afhængighed af tid.

Mekanisk kropsbevægelse kalder ændringen i dets position i rummet i forhold til andre legemer over tid.

Mekanisk bevægelse forholdsvis , udtrykket "en krop bevæger sig" er meningsløst, indtil det er bestemt i forhold til, hvad bevægelsen betragtes. Bevægelsen af den samme krop i forhold til forskellige legemer viser sig at være forskellig. For at beskrive en krops bevægelse er det nødvendigt at angive i forhold til hvilken krop bevægelsen overvejes. Denne krop kaldesreferenceorgan . Hvile er også relativt (eksempler: en passager i et tog i hvile ser på toget, der kører forbi)

Mekanikkens hovedopgave – være i stand til at beregne koordinaterne for kropspunkter til enhver tid.

For at løse dette skal du have en krop, hvorfra der måles koordinater, tilknytte et koordinatsystem og have en enhed til at måle tidsintervaller.

Koordinatsystemet, referencelegemet, som det er tilknyttet, og indretningen til tidstælling referencesystem , i forhold til hvilken kroppens bevægelse betragtes.

Koordinatsystemer der er:

1. endimensionel – kroppens position på en ret linje bestemmes af én koordinat x.

2. todimensionel – et punkts position på planet bestemmes af to koordinater x og y.

3. tredimensionel – et punkts position i rummet bestemmes af tre koordinater x, y og z.

Hver krop har bestemte dimensioner. Forskellige dele af kroppen er forskellige steder i rummet. Men i mange mekaniske problemer er der ikke behov for at angive positionerne af individuelle dele af kroppen. Hvis dimensionerne af en krop er små sammenlignet med afstandene til andre legemer, kan denne krop betragtes som dens materielle punkt. Dette kan for eksempel gøres, når man studerer planeternes bevægelse omkring Solen.

Hvis alle dele af kroppen bevæger sig lige meget, kaldes en sådan bevægelse translationel.

For eksempel bevæger kabiner i "Giant Wheel"-attraktionen, en bil på en lige sektion af sporet sig translationelt Når en krop bevæger sig fremad, kan den også betragtes som et materielt punkt.

Materiale punkter en krop, hvis dimensioner kan negligeres under givne forhold .

Begrebet et materialepunkt spiller en vigtig rolle i mekanik. Et legeme kan betragtes som et materielt punkt, hvis dets dimensioner er små sammenlignet med den afstand, det rejser, eller sammenlignet med afstanden fra det til andre kroppe.

Eksempel . Dimensioner orbital station, der ligger i kredsløb nær Jorden, kan ignoreres, og når man beregner et rumfartøjs bane, når man lægger til en station, kan man ikke undvære at tage dens størrelse i betragtning.

Karakteristika for mekanisk bevægelse: bevægelse, hastighed, acceleration.

Mekanisk bevægelse er karakteriseret ved tre fysiske mængder: bevægelse, hastighed og acceleration.

Når man bevæger sig over tid fra et punkt til et andet, beskriver et legeme (materialepunkt) en bestemt linje, som kaldes kroppens bane.

Den linje, langs hvilken et punkt på kroppen bevæger sig, kaldes bevægelsesbane.

Længden af banen kaldes den tilbagelagte distance vej.

Udpegetl, målt imeter . (bane – spor, sti – afstand)

tilbagelagt afstand l lig med buelængden af den bane, som kroppen gennemløber i nogen tid t.Sti – skalær mængde .

Ved at bevæge kroppen kaldet et rettet lige linjesegment, der forbinder en krops begyndelsesposition med dens efterfølgende position. Forskydning er en vektorstørrelse.

Vektoren, der forbinder start- og slutpunkterne for en bane, kaldes bevæger sig.

UdpegetS , målt i meter (forskydning er en vektor, forskydningsmodul er en skalar).

Hastighed - en fysisk vektorstørrelse, der karakteriserer en krops bevægelseshastighed, numerisk lig med forholdet mellem bevægelse over en kort periode og værdien af dette interval.

Udpeget v

Hastighedsformel:eller

SI måleenhed –m/s .

I praksis er den anvendte hastighedsenhed km/t (36 km/t = 10 m/s).

Mål hastighedspeedometer .

Acceleration - vektor fysisk størrelse, der karakteriserer hastighedsændringshastigheden, numerisk lig med forholdet mellem hastighedsændringen og det tidsrum, hvor denne ændring fandt sted.

Hvis hastigheden ændres ligeligt gennem hele bevægelsen, kan accelerationen beregnes ved hjælp af formlen:

Acceleration målesaccelerometer

SI enhedm/s 2

Således er de vigtigste fysiske størrelser i kinematik af et materialepunkt den tilbagelagte afstandl, bevægelse, hastighed og acceleration. Stil er en skalær størrelse. Forskydning, hastighed og acceleration er vektorstørrelser. For at indstille en vektormængde skal du indstille dens størrelse og angive retningen. Vektormængder overholder visse matematiske regler. Vektorer kan projiceres på koordinatakser, de kan tilføjes, trækkes fra osv.

Relativitet af mekanisk bevægelse.

Mekanisk bevægelse er relativ. Bevægelsen af den samme krop i forhold til forskellige legemer viser sig at være forskellig.

For eksempel kører en bil langs vejen. Der er mennesker i bilen. Folk bevæger sig sammen med bilen langs vejen. Det vil sige, at mennesker bevæger sig i rummet i forhold til vejen. Men i forhold til selve bilen bevæger folk sig ikke. Dette viser.

For at beskrive en krops bevægelse er det nødvendigt at angive i forhold til hvilken krop bevægelsen overvejes. Dette organ kaldes referenceorganet. Fred er også relativ. For eksempel ser en passager på et stationært tog på et tog, der kører forbi og er ikke klar over, hvilket tog der bevæger sig, før han ser på himlen eller jorden.

Alle kroppe i universet bevæger sig, så der er ingen kroppe, der er i absolut hvile. Af samme grund er det muligt at bestemme, om en krop bevæger sig eller ikke kun i forhold til en anden krop.

For eksempel kører en bil langs vejen. Vejen ligger på planeten Jorden. Vejen er stille. Derfor er det muligt at måle en bils hastighed i forhold til en stillestående vej. Men vejen er stationær i forhold til Jorden. Jorden selv kredser dog om Solen. Derfor drejer vejen sammen med bilen også om Solen. Følgelig foretager bilen ikke kun translationsbevægelser, men også rotationsbevægelser (i forhold til Solen). Men i forhold til Jorden laver bilen kun translationel bevægelse. Dette viserrelativitetsteori af mekanisk bevægelse .

Bevægelsen af den samme krop kan se forskellig ud fra forskellige observatørers synspunkt. Kroppens hastighed, bevægelsesretning og type bane vil være forskellig for forskellige iagttagere. Uden at angive referencelegemet er det meningsløst at tale om bevægelse. For eksempel er en siddende passager i et tog i ro i forhold til vognen, men bevæger sig med vognen i forhold til stationsperronen.

Lad os nu illustrere for forskellige iagttagere forskellen i typen af bane for et bevægeligt legeme. Mens du er på Jorden, kan du nemt se lyse, hurtigt flyvende prikker - satellitter - på nattehimlen. De bevæger sig i cirkulære baner rundt om Jorden, det vil sige omkring os. Lad os sidde nu rumfartøj, der flyver mod Solen. Vi vil se, at nu bevæger hver satellit sig ikke i en cirkel rundt om Jorden, men i en spiral omkring Solen:

Relativitet af mekanisk bevægelse – dette er afhængigheden af kroppens bane, den tilbagelagte distance, bevægelse og hastighed af valget referencesystemer .

Kroppens bevægelse kan beskrives i forskellige systemer nedtælling. Fra et kinematik synspunkt er alle referencesystemer lige. Imidlertid viser de kinematiske karakteristika ved bevægelse, såsom bane, forskydning, hastighed, at være forskellige i forskellige systemer. Mængder, der afhænger af valget af det referencesystem, de måles i, kaldes relative.

Galileo viste, at under jordens forhold er det praktisk talt sandtinertiloven. Ifølge denne lov viser kræfternes virkning på et legeme sig i ændringer i hastigheden; for at opretholde bevægelse med en konstant hastighed i størrelse og retning, er tilstedeværelsen af kræfter ikke påkrævet.Referencesystemer, hvor inertiloven er opfyldt, kaldes inertielle referencesystemer (IRS) .

Systemer, der roterer eller accelererer, er ikke-inertielle.

Jorden kan ikke betragtes som fuldstændig ISO: den roterer, men til de fleste af vores formålreferencesystemer forbundet med jorden, med en ret god tilnærmelse, kan tages som inerti. Et referencesystem, der bevæger sig ensartet og retlinet i forhold til ISO, er også inerti.

G. Galileo og I. Newton var dybt bevidste om, hvad vi kalder i dagrelativitetsprincippet , efter hvilket mekaniske love fysikken bør være den samme i alle ISO'er under de samme startbetingelser.

Det følger heraf: ingen ISO adskiller sig på nogen måde fra et andet referencesystem. Alle ISO'er er ækvivalente med hensyn til mekaniske fænomener.

Galileos relativitetsprincip er baseret på visse antagelser, der er baseret på vores hverdagserfaring. I klassisk mekanikplads Ogtid overvejesabsolut . Det antages, at længden af kroppe er den samme i ethvert referencesystem, og at tiden flyder ens i forskellige referencesystemer. Det antages atvægt krop, samtal min styrke forblive uændret, når du flytter fra en ISO til en anden.

Hverdagserfaring overbeviser os om gyldigheden af relativitetsprincippet, for eksempel i et ensartet bevægende tog eller fly bevæger kroppe sig på samme måde som på Jorden.

Der er ikke noget eksperiment, der kan bruges til at fastslå, hvilken referenceramme der rent faktisk er i ro, og hvilken der bevæger sig. Der er ingen referencesystemer i en tilstand af absolut hvile.

Hvis du kaster en mønt lodret opad på en bevægelig vogn, så vil kun koordinaten for OU ændres i referencesystemet, der er knyttet til vognen.

I referencesystemet forbundet med Jorden ændres koordinaterne for OU og OX.

Som følge heraf er legemernes position og deres hastigheder i forskellige referencesystemer forskellige.

Lad os overveje bevægelsen af det samme legeme i forhold til to forskellige referencesystemer: stationært og bevægeligt.

En båd krydser en flod vinkelret på flodens strømning og bevæger sig med en bestemt hastighed i forhold til vandet. Bådens bevægelse overvåges af 2 observatører: den ene stationær på kysten, den anden på en tømmerflåde, der flyder med strømmen. Flåden er stationær i forhold til vandet, men i forhold til kysten bevæger den sig med strømmens hastighed.

Vi vil knytte et koordinatsystem til hver observatør.

X0Y – fast koordinatsystem.

X'0'Y' - bevægende koordinatsystem.

S – bådens bevægelse i forhold til den stationære SO.

S 1 – bådens bevægelse i forhold til den bevægende SO

S 2 – bevægelse af det bevægelige referencesystem i forhold til den stationære referenceramme.

Ifølge loven om vektoraddition

Vi får hastigheden ved at dividere S med t:

v – kropshastighed i forhold til en stationær CO

v 1 – kropshastighed i forhold til bevægende CO

v 2 – hastigheden af den bevægelige referenceramme i forhold til den stationære referenceramme

Denne formel udtrykkerklassisk lov om hastighedsaddition: hastigheden af et legeme i forhold til en stationær CO er lig med den geometriske sum af kroppens hastighed i forhold til en bevægelig CO og hastigheden af en bevægende CO i forhold til en stationær CO.

I skalar form vil formlen se sådan ud:

Galileo var den første til at opnå denne formel.

Galileos relativitetsprincip : alle inertiereferencesystemer er ens; Tidens gang, masse, acceleration og kraft skrives på samme måde .

Fra skolen husker alle sikkert det, man kalder mekanisk bevægelse af kroppen. Hvis ikke, så vil vi i denne artikel prøve ikke kun at huske dette udtryk, men også at opdatere grundlæggende viden fra et fysikkursus, eller mere præcist fra afsnittet "Klassisk mekanik". Det vil også vise eksempler på, hvordan dette begreb bruges ikke kun i en bestemt disciplin, men også i andre videnskaber.

Mekanik

Lad os først se på, hvad dette koncept betyder. Mekanik er en gren af fysikken, der studerer bevægelsen af forskellige legemer, samspillet mellem dem, samt indflydelsen af tredje kræfter og fænomener på disse legemer. Bevægelsen af en bil på en motorvej, en fodbold sparket ind i et mål, går mod målet - alt dette studeres i denne særlige disciplin. Normalt, når du bruger udtrykket "mekanik", betyder de "klassisk mekanik". Hvad det er, vil vi diskutere med dig nedenfor.

Klassisk mekanik er opdelt i tre store sektioner.

Kinematik - det studerer kroppens bevægelse uden at overveje spørgsmålet om, hvorfor de bevæger sig? Her er vi interesserede i sådanne mængder som sti, bane, forskydning, hastighed.
Det andet afsnit er dynamik. Hun studerer årsagerne til bevægelse ved hjælp af begreber som arbejde, kraft, masse, tryk, impuls, energi.
Og den tredje sektion, den mindste, studerer en sådan tilstand som balance. Den er opdelt i to dele. Den ene oplyser balancen faste stoffer, og den anden - væsker og gasser.

Meget ofte kaldes klassisk mekanik for newtonsk mekanik, fordi den er baseret på Newtons tre love.

Newtons tre love

De blev først skitseret af Isaac Newton i 1687.

Den første lov taler om en krops inerti. Dette er en egenskab, hvor et materialepunkts bevægelsesretning og -hastighed bevares, hvis ingen ydre kræfter virker på det.
Den anden lov siger, at et legeme, der opnår acceleration, falder sammen med denne acceleration i retning, men bliver afhængig af dets masse.
Den tredje lov siger, at virkningens kraft altid er lig med reaktionens kraft.

Alle tre love er aksiomer. Det er med andre ord postulater, der ikke kræver bevis.

Hvad er mekanisk bevægelse?

Dette er en ændring i en krops position i rummet i forhold til andre legemer over tid. I dette tilfælde interagerer materielle punkter i overensstemmelse med mekanikkens love.

Opdelt i flere typer:

Bevægelsen af et materialepunkt måles ved at finde dets koordinater og spore ændringer i koordinater over tid. At finde disse indikatorer betyder at beregne værdierne langs abscissen og ordinatakserne. Dette studeres af et punkts kinematik, som opererer med begreber som bane, forskydning, acceleration og hastighed. Bevægelsen af objektet kan være retlinet eller krumlinjet.
Bevægelsen af et stivt legeme består af forskydningen af et punkt, taget som basis, og rotationsbevægelse omkring det. Undersøgt af kinematik af stive legemer. Bevægelsen kan være translationel, det vil sige rotation rundt givet point forekommer ikke, og hele kroppen bevæger sig ensartet, samt flad - hvis hele kroppen bevæger sig parallelt med planet.
Der er også bevægelse af et kontinuerligt medium. Det her bevæger sig stor mængde punkter, der kun er forbundet med et eller andet felt eller område. På grund af de mange bevægelige legemer (eller materielle punkter) er ét koordinatsystem ikke nok her. Derfor er der lige så mange koordinatsystemer, som der er organer. Et eksempel på dette er en bølge på havet. Det er kontinuerligt, men består af et stort antal enkeltpunkter på mange koordinatsystemer. Så det viser sig, at bevægelsen af en bølge er bevægelsen af et kontinuerligt medium.

Relativitet af bevægelse

Der er også et sådant begreb i mekanik som bevægelsesrelativitet. Dette er indflydelsen af ethvert referencesystem på mekanisk bevægelse. Hvordan forstår man dette? Referencesystemet er koordinatsystemet plus uret for Kort sagt er det x- og ordinatakserne kombineret med minutterne. Ved hjælp af et sådant system bestemmes det i hvilket tidsrum et materielt punkt har tilbagelagt en given afstand. Med andre ord har den bevæget sig i forhold til koordinataksen eller andre legemer.

Referencesystemerne kan være: comoving, inertial og non-inertial. Lad os forklare:

Inerti CO er et system, hvor legemer, der producerer det, der kaldes den mekaniske bevægelse af et materialepunkt, gør det retlinet og ensartet eller generelt er i hvile.
Følgelig er en ikke-inertiel CO et system, der bevæger sig med acceleration eller roterer i forhold til den første CO.
Den medfølgende CO er et system, der sammen med et materialepunkt udfører det, man kalder kroppens mekaniske bevægelse. Med andre ord, hvor og med hvilken hastighed et objekt bevæger sig, flytter denne CO også med sig.

Materiale punkt

Hvorfor bruges begrebet "krop" nogle gange, og nogle gange "materielt punkt"? Det andet tilfælde er angivet, når selve objektets dimensioner kan forsømmes. Det vil sige, at parametre som masse, volumen osv. er ligegyldige for at løse det aktuelle problem. For eksempel, hvis målet er at finde ud af, hvor hurtigt en fodgænger bevæger sig i forhold til planeten Jorden, så kan fodgængerens højde og vægt negligeres. Han er et materielt punkt. Den mekaniske bevægelse af dette objekt afhænger ikke af dets parametre.

Begreber og mængder af mekanisk bevægelse anvendt

I mekanik opererer de med forskellige mængder, ved hjælp af hvilke parametre sættes, betingelserne for problemer skrives, og en løsning findes. Lad os liste dem op.

En ændring i placeringen af et legeme (eller et materielt punkt) i forhold til rummet (eller et koordinatsystem) over tid kaldes forskydning. Den mekaniske bevægelse af en krop (materielle punkt) er faktisk et synonym for begrebet "bevægelse". Det er bare, at det andet begreb bruges i kinematik, og det første i dynamik. Forskellen mellem disse underafsnit er blevet forklaret ovenfor.
En bane er en linje, langs hvilken et legeme (et materielt punkt) udfører det, der kaldes mekanisk bevægelse. Dens længde kaldes stien.
Hastighed er bevægelsen af ethvert væsentligt punkt (legeme) i forhold til et givet rapporteringssystem. Definitionen af rapporteringssystemet er også givet ovenfor.

De ukendte mængder, der bruges til at bestemme mekanisk bevægelse, findes i problemer, der bruger formlen: S=U*T, hvor "S" er afstand, "U" er hastighed, og "T" er tid.

Fra historien

Selve begrebet "klassisk mekanik" dukkede op i oldtiden og foranledigede udviklingen i et hurtigt tempo konstruktion. Arkimedes formulerede og beskrev additionssætningen parallelle kræfter, introducerede begrebet "tyngdepunkt". Sådan begyndte det statiske.

Takket være Galileo begyndte "Dynamics" at udvikle sig i det 17. århundrede. Inertiloven og relativitetsprincippet er hans fortjeneste.

Isaac Newton introducerede, som nævnt ovenfor, tre love, der dannede grundlaget for den newtonske mekanik. Han opdagede også loven universel tyngdekraft. Sådan blev grundlaget for klassisk mekanik lagt.

Ikke-klassisk mekanik

Med udviklingen af fysik som en videnskab, og med fremkomsten af store muligheder inden for områderne astronomi, kemi, matematik og andre ting, blev klassisk mekanik efterhånden ikke den vigtigste, men en af mange efterspurgte videnskaber. Da begreber som lysets hastighed, kvantefeltteori og så videre begyndte at blive aktivt introduceret og opereret, begyndte de love, der lå til grund for "Mekanik", at mangle.

Kvantemekanik er en gren af fysikken, der beskæftiger sig med studiet af ultrasmå legemer (materielle punkter) i form af atomer, molekyler, elektroner og fotoner. Denne disciplin beskriver meget godt egenskaberne ved ultrasmå partikler. Derudover forudsiger den deres adfærd i en given situation, såvel som afhængig af påvirkningen. Forudsigelser lavet af kvantemekanik kan afvige meget væsentligt fra antagelserne fra klassisk mekanik, da sidstnævnte ikke er i stand til at beskrive alle fænomener og processer, der forekommer på niveau med molekyler, atomer og andre ting - meget små og usynlige for det blotte øje.

Relativistisk mekanik er en gren af fysikken, der beskæftiger sig med studiet af processer, fænomener samt love ved hastigheder, der kan sammenlignes med lysets hastighed. Alle begivenheder, der studeres af denne disciplin, finder sted i det firedimensionelle rum, i modsætning til det "klassiske" tredimensionelle rum. Det vil sige, til højden, bredden og længden tilføjer vi endnu en indikator - tid.

Hvilken anden definition af mekanisk bevægelse er der?

Vi dækkede kun grundlæggende begreber relateret til fysik. Men selve udtrykket bruges ikke kun i mekanik, det være sig klassisk eller ikke-klassisk.

I videnskaben kaldet "Socioøkonomisk statistik" er definitionen af mekanisk bevægelse af befolkningen givet som migration. Det drejer sig med andre ord om flytning af mennesker over lange afstande, for eksempel til nabolande eller til nabokontinenter med det formål at skifte bopæl. Årsagerne til en sådan flytning kan være manglende evne til at fortsætte med at bo på sit territorium pga naturkatastrofer, såsom vedvarende oversvømmelser eller tørke, økonomiske og sociale problemer i ens egen stat, samt indgriben af eksterne kræfter, for eksempel krig.

Denne artikel undersøger, hvad der kaldes mekanisk bevægelse. Eksempler gives ikke kun fra fysik, men også fra andre videnskaber. Dette indikerer, at begrebet er tvetydigt.

Mekanisk bevægelse er en ændring i en krops position i rummet i forhold til andre legemer.

Fremadgående bevægelse- dette er bevægelsen af en krop, hvor alle dens punkter bevæger sig lige meget.

For eksempel kører den samme bil fremad langs vejen. Mere præcist er det kun bilens krop, der udfører translationel bevægelse, mens dens hjul udfører rotationsbevægelse.

Rotationsbevægelse er en krops bevægelse omkring en bestemt akse. Med en sådan bevægelse bevæger alle kroppens punkter sig i cirkler, hvis centrum er denne akse.

De hjul, vi nævnte, udfører en rotationsbevægelse omkring deres akser, og samtidig udfører hjulene translationsbevægelse sammen med bilens karrosseri. Det vil sige, at hjulet foretager en rotationsbevægelse i forhold til aksen, og en translationsbevægelse i forhold til vejen.

Oscillerende bevægelse- Dette er en periodisk bevægelse, der sker skiftevis i to modsatte retninger.

f.eks. oscillerende bevægelse laver et pendul i et ur.

Translationelle og roterende bevægelser er de mest simple typer mekanisk bevægelse.

Relativitet af mekanisk bevægelse

Alle kroppe i universet bevæger sig, så der er ingen kroppe, der er i absolut hvile. Af samme grund er det muligt at afgøre, om en krop bevæger sig eller ikke kun i forhold til en anden krop.

For eksempel kører en bil langs vejen. Vejen ligger på planeten Jorden. Vejen er stille. Derfor er det muligt at måle en bils hastighed i forhold til en stillestående vej. Men vejen er stationær i forhold til Jorden. Jorden selv kredser dog om Solen. Derfor drejer vejen sammen med bilen også om Solen. Følgelig foretager bilen ikke kun translationel bevægelse, men også rotationsbevægelse (i forhold til Solen). Men i forhold til Jorden laver bilen kun translationel bevægelse. Dette viser relativitetsteori af mekanisk bevægelse.

Relativitet af mekanisk bevægelse– dette er afhængigheden af kroppens bane, den tilbagelagte distance, bevægelse og hastighed af valget referencesystemer.

Materiale punkt

I mange tilfælde kan størrelsen af en krop negligeres, da dimensionerne af denne krop er små sammenlignet med den afstand, som denne krop bevæger sig, eller sammenlignet med afstanden mellem denne krop og andre legemer. For at forenkle beregninger kan et sådant legeme konventionelt betragtes som et materialepunkt, der har massen af dette legeme.

Materiale punkt er en krop, hvis dimensioner kan negligeres under givne forhold.

Den bil, vi har nævnt mange gange, kan tages som et materielt punkt i forhold til Jorden. Men hvis en person bevæger sig inde i denne bil, så er det ikke længere muligt at forsømme bilens størrelse.

Som regel, når vi løser problemer i fysik, betragter vi en krops bevægelse som bevægelse af et materielt punkt, og operere med sådanne begreber som hastigheden af et materialepunkt, accelerationen af et materialepunkt, momentum af et materialepunkt, inertien af et materialepunkt osv.

Referenceramme

Et materielt punkt bevæger sig i forhold til andre legemer. Det legeme, som denne mekaniske bevægelse betragtes i forhold til, kaldes referencelegemet. Referenceorgan vælges vilkårligt afhængigt af de opgaver, der skal løses.

Tilknyttet referenceorganet koordinatsystem, som er referencepunktet (oprindelsen). Koordinatsystemet har 1, 2 eller 3 akser afhængigt af kørselsforholdene. Et punkts position på en linje (1 akse), plan (2 akser) eller i rummet (3 akser) bestemmes af henholdsvis en, to eller tre koordinater. For at bestemme kroppens position i rummet til enhver tid, er det også nødvendigt at indstille begyndelsen af tidstællingen.

Referenceramme er et koordinatsystem, et referenceorgan, som koordinatsystemet er tilknyttet, og en anordning til måling af tid. Kroppens bevægelse betragtes i forhold til referencesystemet. Den samme krop i forhold til forskellige referencelegemer i forskellige koordinatsystemer kan have helt forskellige koordinater.

Bevægelsesbane afhænger også af valget af referencesystem.

Typer af referencesystemer kan være forskellige, for eksempel et fast referencesystem, et bevægeligt referencesystem, et inertiereferencesystem, et ikke-inertielt referencesystem.

Mekanisk bevægelse af et legeme er en ændring i dets position i forhold til andre kroppe i en valgt referenceramme, mens ændringen i kropsposition sker over en hvilken som helst tidsperiode.

Referencesystemet forudsætter tilstedeværelsen af et referencelegeme i det, et referenceorigin (punkt) på denne krop, som har en nulkoordinat og mindst én koordinatakse. Lad for eksempel referencelegemet være en motorvej, og referencepunktet være en bestemt søjle i nærheden af den. Koordinataksen vil strække sig langs motorvejen; til højre for nul vil være dens positive retning, til venstre - negativ. Lad der være en tankstation 500 meter fra søjlen i positiv retning af aksen.

Lad os sige, at en bus kører ad motorvejen mod en tankstation. Hvis vi tager en søjle som referencepunkt, udfører bussen mekanisk bevægelse i forhold til den, da afstanden mellem dem ændres. Men tankstationen i det valgte referencesystem bevæger sig ikke (dens afstand til kolonnen ændres ikke).

Nu vil vi vælge en bus som referencesystem, hvor referencens oprindelse er placeret. Afstanden mellem ham og tankstationen varierer; Lad os sige, at en bus nærmer sig hende. Nu kan vi sige, at tankstationen ændrer sin position i forhold til bussen, hvilket betyder, at den gennemgår mekanisk bevægelse.

Det viser sig, at i en referenceramme (bus) gennemgår kroppen mekanisk bevægelse, men i en anden (motorvej) gør den det ikke. Det er derfor, de siger det mekanisk bevægelse i forhold til. Med dens relativitet betyder de, at tilstedeværelsen af mekanisk bevægelse kun kan vurderes ved at angive en specifik referenceramme.

Derudover afhænger hastigheden af den mekaniske bevægelse af kroppen af det valgte referencesystem. Antag, at i forhold til en pæl på motorvejen: en bus kører med en hastighed på 60 km/t, og ved siden af den passerer en bil i samme retning med en hastighed på 100 km/t. Hvad er bilens hastighed, hvis vi tager bussen som referenceramme? Om en time vil bilen kun være 40 km væk fra bussen, hvilket betyder, at bilens hastighed i referencerammen tilknyttet bussen er 40 km/t.

Overvej en person, der sidder i en bus. I forhold til stangen på motorvejen bevæger den sig på samme måde som alle dele af bussen. Hvis vi vælger et hvilket som helst sted i selve bussen som udgangspunkt, så udfører den siddende ikke nogen mekanisk bevægelse, dvs. er i ro. I dette tilfælde har vi igen at gøre med relativiteten af mekanisk bevægelse.

Lad personen i bussen rejse sig og begynde at bevæge sig rundt. Nu udfører han mekanisk bevægelse i referencerammen forbundet med bussen. Dog vil personens hastighed i forhold til stangen på motorvejen og det valgte referencepunkt på bussen være anderledes.