ประเภทของการเคลื่อนไหวทางกล การเคลื่อนไหวของร่างกาย

ประเภทของการเคลื่อนไหวทางกล

การเคลื่อนที่ทางกลสามารถพิจารณาได้สำหรับวัตถุทางกลต่างๆ:

• การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุถูกกำหนดโดยสมบูรณ์โดยการเปลี่ยนแปลงพิกัดของเวลา (เช่น สองอันบนเครื่องบิน) สิ่งนี้ได้รับการศึกษาโดยจลนศาสตร์ของจุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลักษณะสำคัญของการเคลื่อนที่คือวิถีของจุดวัตถุ การกระจัด ความเร็ว และความเร่ง
  • ตรงไปตรงมาการเคลื่อนที่ของจุด (เมื่ออยู่บนเส้นตรงเสมอ ความเร็วจะขนานกับเส้นตรงนี้)
  • การเคลื่อนไหวแบบโค้ง- การเคลื่อนที่ของจุดตามวิถีที่ไม่เป็นเส้นตรงโดยมีความเร่งและความเร็วตามอำเภอใจได้ตลอดเวลา (เช่น การเคลื่อนที่เป็นวงกลม)
• การเคลื่อนไหวร่างกายที่แข็งทื่อประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของจุดใดๆ ของมัน (เช่น จุดศูนย์กลางมวล) และการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบจุดนี้ ศึกษาโดยจลนศาสตร์ของร่างกายเกร็ง
  • หากไม่มีการหมุนก็จะเรียกการเคลื่อนไหว ความก้าวหน้าและถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของจุดที่เลือกอย่างสมบูรณ์ การเคลื่อนไหวไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นตรง
  • สำหรับคำอธิบาย การเคลื่อนไหวแบบหมุน- การเคลื่อนไหวร่างกายสัมพันธ์กับจุดที่เลือก เช่น จับจ้องที่จุดใดจุดหนึ่ง ให้ใช้ Euler Angles จำนวนของพวกเขาในกรณีของปริภูมิสามมิติคือสาม
  • สำหรับเช่นกัน แข็งจัดสรร การเคลื่อนไหวแบบเรียบ - การเคลื่อนไหวซึ่งมีวิถีของทุกจุดอยู่ ระนาบขนานในขณะที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายถูกกำหนดโดยสมบูรณ์ และส่วนของร่างกายถูกกำหนดโดยตำแหน่งของสองจุดใดๆ
• การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง- ในที่นี้สันนิษฐานว่าการเคลื่อนที่ของอนุภาคแต่ละตัวในตัวกลางค่อนข้างเป็นอิสระจากกัน (โดยปกติจะถูกจำกัดโดยเงื่อนไขความต่อเนื่องของสนามความเร็ว) ดังนั้นจำนวนพิกัดที่กำหนดจึงไม่มีที่สิ้นสุด (ไม่ทราบฟังก์ชัน)

เรขาคณิตของการเคลื่อนไหว

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่

ทฤษฎีสัมพัทธภาพคือการขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่เชิงกลของวัตถุบนระบบอ้างอิง หากไม่มีการระบุระบบอ้างอิง ก็ไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึงการเคลื่อนไหว

ดูสิ่งนี้ด้วย

ลิงค์

• การเคลื่อนไหวทางกล (บทเรียนวิดีโอ โปรแกรมชั้นประถมศึกษาปีที่ 10)

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "การเคลื่อนไหวทางกล" ในพจนานุกรมอื่นคืออะไร:

การเคลื่อนไหวทางกล- การเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปในตำแหน่งสัมพัทธ์ในอวกาศของวัตถุหรือตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนต่างๆ ของวัตถุที่กำหนด หมายเหตุ 1. ภายในกลศาสตร์ การเคลื่อนที่ทางกลสามารถเรียกสั้นๆ ได้ว่าการเคลื่อนไหว 2. แนวคิดเรื่องการเคลื่อนไหวทางกล... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

การเคลื่อนไหวทางกล- mechaninis judėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. การเคลื่อนไหวทางกล ช่างเครื่อง Bewegung, f rus. การเคลื่อนไหวทางกล n pranc mouvement mécanique, ม … Fizikos สิ้นสุด žodynas

การเคลื่อนไหวทางกล- ▲ จลนพลศาสตร์ทางกลของการเคลื่อนไหว จลน์ศาสตร์ จลนศาสตร์ กระบวนการทางกล กระบวนการเคลื่อนที่ของวัตถุ ↓ นิ่ง แผ่ กลิ้ง...

การเคลื่อนไหวทางกล- การเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปในตำแหน่งสัมพัทธ์ในอวกาศของวัตถุหรือตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนต่างๆ ของวัตถุที่กำหนด... พจนานุกรมอธิบายคำศัพท์สารพัดช่าง

การเคลื่อนย้ายทางกลของประชากร- การเคลื่อนไหวทางกลของประชากร สลายตัว ประเภทของอาณาเขต ย้ายเรา คำว่า M.D.S. ปรากฏตัวในครึ่งหลัง ศตวรรษที่ 19 ในความทันสมัย ทางวิทยาศาสตร์ โดยทั่วไปแล้ว คำว่าการย้ายถิ่นของประชากรมักใช้... พจนานุกรมสารานุกรมประชากรศาสตร์

การเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต- ▲ รูปแบบการเคลื่อนไหวทางกล: อะมีบา (อะมีบา, เม็ดเลือดขาวในเลือด) ciliated (แฟลเจลเลต, อสุจิ) ล่ำ กล้ามเนื้อ, การเคลื่อนไหว (สัตว์) ... พจนานุกรมอุดมการณ์ของภาษารัสเซีย

ความเคลื่อนไหว- ▲ กระบวนการเคลื่อนย้าย กระบวนการเคลื่อนที่อยู่กับที่ การเคลื่อนไหวที่สมบูรณ์ การเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ ↓ ย้าย... พจนานุกรมอุดมการณ์ของภาษารัสเซีย

สารบัญ 1 ฟิสิกส์ 2 ปรัชญา 3 ชีววิทยา ... Wikipedia

ในความหมายกว้าง การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในความหมายแคบ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายในอวกาศ D. กลายเป็นหลักการสากลในปรัชญาของ Heraclitus (“ ทุกสิ่งไหล”) ความเป็นไปได้ของ D. ถูกปฏิเสธโดย Parmenides และ Zeno of Elea อริสโตเติลแบ่ง D. ออกเป็น... ... สารานุกรมปรัชญา

โทรทัศน์เครื่องกลเป็นโทรทัศน์ประเภทหนึ่งที่ใช้อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าแทนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อแยกภาพออกเป็นองค์ประกอบต่างๆ หลอดเรย์- ระบบโทรทัศน์ยุคแรกๆ เป็นแบบกลไก และส่วนใหญ่มักจะไม่ใช่... ... Wikipedia

หนังสือ

• ชุดโต๊ะ. ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 (20 โต๊ะ) . อัลบั้มการศึกษา 20 แผ่น ปริมาณทางกายภาพ การวัดปริมาณทางกายภาพ โครงสร้างของสสาร โมเลกุล การแพร่กระจาย แรงดึงดูดและแรงผลักกันของโมเลกุล สสารสามสถานะ...

") ประมาณศตวรรษที่ 5 พ.ศ จ. เห็นได้ชัดว่าหนึ่งในงานวิจัยชิ้นแรกๆ ของเธอคือเครื่องยกแบบกลไกที่ใช้ในโรงละครเพื่อยกและลดนักแสดงที่วาดภาพเทพเจ้า นี่คือที่มาของชื่อวิทยาศาสตร์

ผู้คนสังเกตเห็นมานานแล้วว่าพวกเขาอาศัยอยู่ในโลกแห่งวัตถุที่เคลื่อนไหว - ต้นไม้แกว่งไปมา, นกบิน, เรือแล่น, ลูกศรที่ยิงจากธนูโจมตีเป้าหมาย สาเหตุของปรากฏการณ์ลึกลับดังกล่าวในเวลานั้นอยู่ในใจของนักวิทยาศาสตร์โบราณและยุคกลาง

ในปี 1638 กาลิเลโอ กาลิเลอี เขียนว่า “ไม่มีอะไรในธรรมชาติที่เก่าแก่ไปกว่าการเคลื่อนไหว และนักปรัชญาได้เขียนหนังสือเกี่ยวกับเรื่องนี้มากมายหลายเล่ม” คนโบราณและโดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ในยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา (N. Copernicus, G. Galileo, I. Kepler, R. Descartes ฯลฯ ) ตีความประเด็นการเคลื่อนไหวบางอย่างได้อย่างถูกต้องแล้ว แต่โดยทั่วไปไม่มีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับ กฎการเคลื่อนที่ในสมัยกาลิเลโอ

หลักคำสอนเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุปรากฏเป็นครั้งแรกในฐานะวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวดและสม่ำเสมอ ซึ่งสร้างขึ้นบนความจริงที่ไม่ต้องการการพิสูจน์ (สัจพจน์) เช่นเดียวกับเรขาคณิตของยุคลิด ในงานพื้นฐานของไอแซก นิวตัน เรื่อง “หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1687 เมื่อประเมินการมีส่วนร่วมของนักวิทยาศาสตร์วิทยาศาสตร์รุ่นก่อนๆ นิวตันผู้ยิ่งใหญ่กล่าวว่า “ถ้าเรามองเห็นได้ไกลกว่าคนอื่นๆ นั่นก็เพราะเรายืนอยู่บนไหล่ของยักษ์”

ไม่มีการเคลื่อนไหวโดยทั่วไป ไม่มีการเคลื่อนไหวที่ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งใดๆ และไม่สามารถมีได้ การเคลื่อนไหวของวัตถุสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อสัมพันธ์กับวัตถุอื่นและพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุเหล่านั้นเท่านั้น ดังนั้นในช่วงเริ่มต้นของงาน นิวตันจึงแก้ปัญหาสำคัญพื้นฐานของอวกาศที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกาย

เพื่อให้พื้นที่นี้มีความเป็นรูปธรรม นิวตันจึงเชื่อมโยงกับระบบพิกัดที่ประกอบด้วยแกนตั้งฉากกันสามแกน

นิวตันแนะนำแนวคิดเรื่องปริภูมิสัมบูรณ์ ซึ่งเขาให้คำจำกัดความไว้ดังนี้ “ปริภูมิสัมบูรณ์โดยแก่นแท้ของมัน โดยไม่คำนึงถึงสิ่งภายนอก จะยังคงเหมือนเดิมและไม่เคลื่อนไหวเสมอ” คำจำกัดความของอวกาศที่ไม่มีการเคลื่อนที่นั้นเหมือนกับสมมติฐานของการมีอยู่ของระบบพิกัดที่ไม่เคลื่อนที่อย่างแน่นอน ซึ่งสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุและวัตถุที่แข็งเกร็ง

นิวตันใช้ระบบพิกัดดังกล่าว ระบบเฮลิโอเซนตริกซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่เขาวางไว้ตรงกลาง และกำหนดแกนในจินตนาการสามแกนตั้งฉากซึ่งกันและกันไปยังดาวฤกษ์ "คงที่" สามดวง แต่ทุกวันนี้เป็นที่รู้กันว่าไม่มีสิ่งใดในโลกที่ไม่เคลื่อนไหวอย่างแน่นอน - มันหมุนรอบแกนของมันและรอบดวงอาทิตย์, ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของกาแล็กซี, กาแล็กซี - สัมพันธ์กับศูนย์กลางของโลก ฯลฯ

ดังนั้นหากพูดอย่างเคร่งครัด ไม่มีระบบพิกัดตายตัวอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่ของดวงดาวที่ "คงที่" สัมพันธ์กับโลกนั้นช้ามากจนสำหรับปัญหาส่วนใหญ่ที่ผู้คนบนโลกแก้ไขได้ การเคลื่อนที่นี้สามารถถูกละเลยได้และดาวที่ "คงที่" ก็ถือว่าไม่เคลื่อนที่อย่างแท้จริง และระบบพิกัดที่ไม่เคลื่อนที่อย่างแน่นอนที่เสนอ โดยนิวตันมีอยู่จริง

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับระบบพิกัดที่ไม่เคลื่อนที่อย่างแน่นอน นิวตันได้กำหนดกฎข้อแรก (สัจพจน์) ขึ้นมา: “วัตถุทุกชิ้นยังคงได้รับการดูแลให้อยู่ในสภาวะนิ่งเฉยหรือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ จนกว่าและเว้นแต่จะถูกบังคับโดยกองกำลังที่ใช้เพื่อเปลี่ยนสถานะนี้”

ตั้งแต่นั้นมา ก็มีความพยายามและกำลังดำเนินการปรับปรุงการกำหนดสูตรของนิวตันเชิงบรรณาธิการ สูตรหนึ่งมีเสียงดังนี้: “วัตถุที่เคลื่อนที่ในอวกาศมีแนวโน้มที่จะรักษาขนาดและทิศทางของความเร็ว” (หมายความว่าส่วนที่เหลือคือการเคลื่อนไหวด้วยความเร็วเท่ากับศูนย์) นี่คือแนวคิดอย่างหนึ่งของ ลักษณะที่สำคัญที่สุดการเคลื่อนไหว - ความเร็วการแปลหรือเชิงเส้น โดยทั่วไปความเร็วเชิงเส้นจะแสดงด้วย V

ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่ากฎข้อแรกของนิวตันพูดเฉพาะเกี่ยวกับการเคลื่อนที่เชิงแปล (เชิงเส้น) เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ทุกคนรู้ดีว่ามีการเคลื่อนไหวร่างกายอีกอย่างหนึ่งที่ซับซ้อนกว่านี้ในโลก - เส้นโค้ง แต่จะเพิ่มเติมในภายหลัง...

ความปรารถนาของร่างกายที่จะ "รักษาสถานะ" และ "รักษาขนาดและทิศทางของความเร็ว" เรียกว่า ความเฉื่อย, หรือ ความเฉื่อย, โทร. คำว่า "ความเฉื่อย" เป็นภาษาละติน แปลเป็นภาษารัสเซียแปลว่า "พักผ่อน", "เฉยเมย" เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าความเฉื่อยเป็นสมบัติอินทรีย์ของสสารโดยทั่วไป "พลังโดยธรรมชาติของสสาร" ดังที่นิวตันกล่าว มันเป็นลักษณะเฉพาะไม่เพียงแต่ในการเคลื่อนไหวทางกลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอื่นๆ ด้วย เช่น ไฟฟ้า แม่เหล็ก และความร้อน ความเฉื่อยแสดงออกทั้งในชีวิตของสังคมและในพฤติกรรมของแต่ละบุคคล แต่กลับมาที่กลไกกันดีกว่า

การวัดความเฉื่อยของร่างกายระหว่างการเคลื่อนที่แบบแปลคือมวลของร่างกาย ซึ่งมักจะแสดงแทน m เป็นที่ยอมรับกันว่าในระหว่างการเคลื่อนที่แบบแปลน ขนาดของความเฉื่อยจะไม่ได้รับผลกระทบจากการกระจายตัวของมวลภายในปริมาตรที่ร่างกายครอบครอง เมื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ ในกลศาสตร์ จะให้เหตุผลในการสรุปจากมิติเฉพาะของร่างกายและแทนที่ด้วยจุดวัสดุที่มีมวลเท่ากับมวลของร่างกาย

ที่ตั้งแห่งนี้ จุดที่มีเงื่อนไขในปริมาณที่ร่างกายครอบครองเรียกว่า ศูนย์กลางมวลของร่างกายหรือที่เกือบจะเหมือนกันแต่คุ้นเคยมากกว่า จุดศูนย์ถ่วง.

การวัดการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเชิงกล ซึ่งเสนอโดย R. Descartes ในปี 1644 คือปริมาณของการเคลื่อนที่ ซึ่งกำหนดให้เป็นผลคูณของมวลของวัตถุด้วยความเร็วเชิงเส้น: mV

ตามกฎแล้ววัตถุที่เคลื่อนไหวไม่สามารถรักษาโมเมนตัมในปริมาณเท่าเดิมได้เป็นเวลานาน: มีการใช้เชื้อเพลิงสำรองในการบิน ส่งผลให้มวลลดลง อากาศยาน, รถไฟช้าลงและเร่งความเร็วโดยเปลี่ยนความเร็ว เหตุใดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม? คำตอบสำหรับคำถามนี้ให้ไว้โดยกฎข้อที่สองของนิวตัน (สัจพจน์) ซึ่งในสูตรสมัยใหม่มีเสียงดังนี้: อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม จุดวัสดุเท่ากับแรงที่กระทำต่อจุดนี้

ดังนั้น เหตุผลที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของวัตถุ (หาก mV แรก = 0) หรือเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุ (หาก mV แรกไม่เท่ากับ O) สัมพันธ์กับปริภูมิสัมบูรณ์ (นิวตันไม่ได้พิจารณาปริภูมิอื่น) คือแรง กองกำลังเหล่านี้ได้รับชื่อที่ชัดเจนในเวลาต่อมา - ทางกายภาพ, หรือ นิวตัน, ความแข็งแกร่ง. พวกเขามักจะถูกกำหนดให้เป็น F

นิวตันเองได้ให้คำจำกัดความของแรงทางกายภาพไว้ดังนี้: “แรงที่กระทำคือการกระทำที่กระทำต่อร่างกายเพื่อเปลี่ยนสถานะการนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ” มีคำจำกัดความของความแข็งแกร่งอื่นๆ อีกมากมาย L. Cooper และ E. Rogers ผู้เขียนหนังสือยอดนิยมเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่หลีกเลี่ยงคำจำกัดความของแรงที่เข้มงวดและน่าเบื่อ แนะนำคำจำกัดความของพวกเขาด้วยความเจ้าเล่ห์: "พลังคือสิ่งที่ดึงและผลัก" ยังไม่ชัดเจนนัก แต่มีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับความแข็งแกร่งที่กำลังเกิดขึ้น

แรงทางกายภาพได้แก่ แรง แม่เหล็ก (ดูบทความ ““) แรงยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติก แรงต้านทานของสิ่งแวดล้อม แสง และอื่นๆ อีกมากมาย

หากในระหว่างการเคลื่อนไหวของวัตถุมวลของมันไม่เปลี่ยนแปลง (เฉพาะกรณีนี้เท่านั้นที่จะได้รับการพิจารณาเพิ่มเติม) ดังนั้นการกำหนดกฎข้อที่สองของนิวตันจะง่ายขึ้นอย่างมาก: “ แรงที่กระทำต่อจุดวัสดุเท่ากับผลคูณของมวลของ จุดและการเปลี่ยนแปลงความเร็ว”

เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงเส้นของวัตถุหรือจุด (ขนาดหรือทิศทาง - จำสิ่งนี้ไว้) ความเร่งเชิงเส้นร่างกายหรือจุด และมักจะแสดงแทนก

ความเร่งและความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่สัมพันธ์กับอวกาศสัมบูรณ์เรียกว่า ความเร่งสัมบูรณ์และ ความเร็ว.

นอกเหนือจากระบบพิกัดสัมบูรณ์แล้ว เรายังสามารถจินตนาการ (ด้วยสมมติฐานบางประการ) ระบบพิกัดอื่นๆ ที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับระบบพิกัดสัมบูรณ์ เนื่องจาก (ตามกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน) การพักและการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอจะเท่ากัน กฎของนิวตันจึงใช้ได้ในระบบดังกล่าว โดยเฉพาะกฎข้อแรก - กฎความเฉื่อย- ด้วยเหตุผลนี้ ระบบพิกัดที่เคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงสัมพันธ์กับระบบสัมบูรณ์จึงถูกเรียกว่า ระบบพิกัดเฉื่อย.

อย่างไรก็ตาม ในปัญหาเชิงปฏิบัติส่วนใหญ่ ผู้คนมีความสนใจในการเคลื่อนไหวของวัตถุซึ่งไม่สัมพันธ์กับอวกาศสัมบูรณ์ที่จับต้องไม่ได้และห่างไกล หรือแม้แต่สัมพันธ์กับช่องว่างเฉื่อย แต่สัมพันธ์กับวัตถุอื่นๆ ที่ใกล้ชิดและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น เช่น ผู้โดยสารที่สัมพันธ์กับร่างกาย ของรถยนต์ แต่วัตถุอื่นๆ เหล่านี้ (รวมถึงช่องว่างและระบบพิกัดที่เกี่ยวข้องกัน) เองก็เคลื่อนที่สัมพันธ์กับอวกาศสัมบูรณ์ที่ไม่เป็นเส้นตรงและไม่สม่ำเสมอ ระบบพิกัดที่เกี่ยวข้องกับวัตถุดังกล่าวเรียกว่า มือถือ- เป็นครั้งแรกที่มีการนำระบบพิกัดเคลื่อนที่มาใช้เพื่อแก้ปัญหา งานที่ซับซ้อนช่างเครื่องแอล. ออยเลอร์ (1707-1783)

เราพบตัวอย่างการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยสัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวอื่นๆ ในชีวิตของเราอยู่ตลอดเวลา เรือแล่นข้ามทะเลและมหาสมุทร เคลื่อนที่สัมพันธ์กับพื้นผิวโลก หมุนในอวกาศสัมบูรณ์ ตัวนำที่เสิร์ฟชาทั่วทั้งห้องจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับผนังของตู้โดยสารที่เร่งความเร็ว ชากระเด็นออกจากแก้วระหว่างการกระแทกรถม้าอย่างกะทันหัน ฯลฯ

เพื่ออธิบายและศึกษาปรากฏการณ์อันซับซ้อนดังกล่าวให้เกิดแนวคิด การเคลื่อนไหวแบบพกพาและ การเคลื่อนไหวสัมพัทธ์และความเร็วและความเร่งแบบพกพาและสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกัน

ในตัวอย่างแรกๆ การหมุนของโลกสัมพันธ์กับอวกาศสัมบูรณ์จะเป็นการเคลื่อนที่แบบพกพา และการเคลื่อนที่ของเรือสัมพันธ์กับพื้นผิวโลกจะเป็นการเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน

เพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ของตัวนำที่สัมพันธ์กับผนังของรถยนต์ คุณต้องยอมรับก่อนว่าการหมุนของโลกไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของตัวนำ ดังนั้นในปัญหานี้จึงถือว่าโลกหยุดนิ่งได้ แล้วความเคลื่อนไหวของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลนั้น การเคลื่อนไหวแบบพกพาและการเคลื่อนที่ของตัวนำสัมพันธ์กับตัวรถก็คือ การเคลื่อนไหวสัมพัทธ์- ด้วยการเคลื่อนที่แบบสัมพัทธ์ วัตถุจะมีอิทธิพลต่อกันโดยตรง (โดยการสัมผัส) หรือในระยะไกล (เช่น ปฏิกิริยาระหว่างแม่เหล็กและแรงโน้มถ่วง)

ธรรมชาติของอิทธิพลเหล่านี้ถูกกำหนดโดยกฎข้อที่สามของนิวตัน (สัจพจน์) หากเราจำสิ่งนั้นได้ ความแข็งแกร่งทางกายภาพใช้กับวัตถุ นิวตันเรียกว่าการกระทำ จากนั้นกฎข้อที่สามสามารถกำหนดได้ดังนี้: "การกระทำเท่ากับปฏิกิริยา" ควรสังเกตว่าการกระทำนั้นถูกนำไปใช้กับวัตถุหนึ่ง และปฏิกิริยาจะถูกนำไปใช้กับอีกวัตถุหนึ่งจากทั้งสองวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กัน การกระทำและปฏิกิริยาไม่สมดุล แต่ทำให้เกิดการเร่งความเร็วของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์ และร่างกายที่มีมวลน้อยกว่าจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งที่มากขึ้น

ขอให้เราระลึกไว้ด้วยว่ากฎข้อที่สามของนิวตัน ต่างจากกฎสองข้อแรกตรงที่ใช้ได้ในระบบพิกัดใดๆ ไม่ใช่แค่ในระบบพิกัดสัมบูรณ์หรือเฉื่อยเท่านั้น

นอกจากการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงแล้ว การเคลื่อนที่แบบโค้งยังแพร่หลายในธรรมชาติ กรณีที่ง่ายที่สุดคือการเคลื่อนที่แบบวงกลม เราจะพิจารณาเฉพาะกรณีนี้ในอนาคต โดยเรียกการเคลื่อนที่เป็นวงกลม ตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบวงกลม: การหมุนของโลกรอบแกนของมัน การเคลื่อนที่ของประตูและชิงช้า การหมุนของล้อนับไม่ถ้วน

การเคลื่อนที่แบบวงกลมของวัตถุและจุดวัตถุสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งรอบแกนหรือรอบจุด

การเคลื่อนที่แบบวงกลม (เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง) สามารถเป็นแบบสัมบูรณ์ เป็นรูปเป็นร่าง และแบบสัมพัทธ์ได้

เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง การเคลื่อนที่แบบวงกลมมีลักษณะเฉพาะด้วยความเร็ว ความเร่ง ตัวประกอบแรง การวัดความเฉื่อย และการวัดการเคลื่อนที่ ในเชิงปริมาณแล้ว ลักษณะเหล่านี้ทั้งหมดมีมาก ระดับที่แข็งแกร่งขึ้นอยู่กับระยะห่างจากแกนการหมุนของจุดวัสดุที่กำลังหมุน ระยะนี้เรียกว่ารัศมีการหมุนและเขียนแทนด้วย ร .

ในเทคโนโลยีไจโรสโคปิก โมเมนตัมเชิงมุมมักเรียกว่าโมเมนต์จลน์ และแสดงออกผ่านลักษณะของการเคลื่อนที่แบบวงกลม ดังนั้น โมเมนต์จลน์เป็นผลคูณของโมเมนต์ความเฉื่อยของร่างกาย (สัมพันธ์กับแกนการหมุน) และความเร็วเชิงมุม

โดยปกติแล้ว กฎของนิวตันใช้ได้กับการเคลื่อนที่แบบวงกลมเช่นกัน เมื่อนำไปใช้กับการเคลื่อนที่แบบวงกลม กฎเหล่านี้สามารถกำหนดได้ค่อนข้างง่ายดังนี้

• กฎข้อที่หนึ่ง: วัตถุที่หมุนได้พยายามรักษาขนาดและทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของมันให้สัมพันธ์กับอวกาศสัมบูรณ์ (เช่น ขนาดและทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของมัน) ช่วงเวลาจลนศาสตร์).
• กฎข้อที่สอง: การเปลี่ยนแปลงของเวลาของโมเมนตัมเชิงมุม (โมเมนตัมจลน์) เท่ากับแรงบิดที่ใช้
• กฎข้อที่สาม: โมเมนต์ของการกระทำเท่ากับโมเมนต์ของปฏิกิริยา

จากโรงเรียนทุกคนคงจำสิ่งที่เรียกว่าการเคลื่อนไหวทางกลของร่างกายได้ ถ้าไม่เช่นนั้น ในบทความนี้ เราจะพยายามไม่เพียงแต่จำคำศัพท์นี้เท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความรู้พื้นฐานจากหลักสูตรฟิสิกส์หรืออย่างแม่นยำยิ่งขึ้นจากส่วน "กลศาสตร์คลาสสิก" นอกจากนี้ยังจะแสดงตัวอย่างว่าแนวคิดนี้ถูกนำมาใช้ไม่เพียงแต่ในสาขาวิชาใดสาขาหนึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์อื่นๆ ด้วย

กลศาสตร์

ก่อนอื่นเรามาดูกันว่าแนวคิดนี้หมายถึงอะไร กลศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเหล่านั้น รวมถึงอิทธิพลของแรงที่สามและปรากฏการณ์ที่มีต่อวัตถุเหล่านี้ การเคลื่อนที่ของรถยนต์บนทางหลวงการเตะลูกฟุตบอลเข้าประตู - ทั้งหมดนี้ได้รับการศึกษาในสาขาวิชาเฉพาะนี้ โดยปกติแล้ว เมื่อใช้คำว่า "กลศาสตร์" จะหมายถึง "กลศาสตร์คลาสสิก" นี่คืออะไร เราจะหารือกับคุณด้านล่าง

กลศาสตร์คลาสสิกแบ่งออกเป็นสามส่วนใหญ่ ๆ

1. จลนศาสตร์ - ศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยไม่คำนึงว่าเหตุใดจึงเคลื่อนไหว ในที่นี้เราสนใจปริมาณต่างๆ เช่น เส้นทาง วิถี การกระจัด ความเร็ว
2. ส่วนที่สองคือไดนามิก เธอศึกษาสาเหตุของการเคลื่อนไหวโดยใช้แนวคิดต่างๆ เช่น งาน แรง มวล ความกดดัน แรงกระตุ้น พลังงาน
3. และส่วนที่สาม ส่วนส่วนที่เล็กที่สุด ศึกษาสภาวะเช่นความสมดุล แบ่งออกเป็นสองส่วน อันหนึ่งส่องสว่างถึงความสมดุลของของแข็ง และอันที่สอง - ของเหลวและก๊าซ

กลศาสตร์คลาสสิกบ่อยครั้งมากเรียกว่ากลศาสตร์ของนิวตัน เนื่องจากเป็นไปตามกฎสามข้อของนิวตัน

กฎสามข้อของนิวตัน

โครงร่างเหล่านี้เขียนขึ้นครั้งแรกโดยไอแซก นิวตัน ในปี ค.ศ. 1687

1. กฎข้อแรกพูดถึงความเฉื่อยของร่างกาย นี่คือคุณสมบัติที่จะรักษาทิศทางและความเร็วของการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุไว้ หากไม่มีอิทธิพลใดๆ เกิดขึ้นกับจุดนั้น กองกำลังภายนอก.
2. กฎข้อที่สองระบุว่าวัตถุซึ่งได้รับความเร่งจะเกิดขึ้นพร้อมกับความเร่งในทิศทางนี้ แต่จะต้องขึ้นอยู่กับมวลของมัน
3. กฎข้อที่สามระบุว่าแรงแห่งการกระทำจะเท่ากับพลังปฏิกิริยาเสมอ

กฎทั้งสามข้อเป็นสัจพจน์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เป็นสมมุติฐานที่ไม่ต้องการการพิสูจน์

การเคลื่อนไหวทางกลคืออะไร?

นี่คือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายในอวกาศ โดยสัมพันธ์กับวัตถุอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป ในกรณีนี้ จุดวัสดุจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบตามกฎของกลศาสตร์

แบ่งออกเป็นหลายประเภท:

• การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุวัดโดยการค้นหาพิกัดและติดตามการเปลี่ยนแปลงของพิกัดในช่วงเวลาหนึ่ง การค้นหาตัวบ่งชี้เหล่านี้หมายถึงการคำนวณค่าตาม abscissa และกำหนดแกน สิ่งนี้ได้รับการศึกษาโดยจลนศาสตร์ของจุด ซึ่งทำงานด้วยแนวคิดต่างๆ เช่น วิถี การกระจัด ความเร่ง และความเร็ว การเคลื่อนไหวของวัตถุอาจเป็นเส้นตรงหรือเส้นโค้งก็ได้
• การเคลื่อนที่ของวัตถุแข็งเกร็งประกอบด้วยการกระจัดของจุดซึ่งถือเป็นพื้นฐาน และการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบจุดนั้น ศึกษาโดยจลนศาสตร์ของวัตถุแข็งเกร็ง การเคลื่อนไหวสามารถแปลได้ กล่าวคือ การหมุนไปรอบๆ จุดที่กำหนดให้จะไม่เกิดขึ้น และทั้งร่างกายเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและราบเรียบ - หากร่างกายเคลื่อนไหวขนานกับระนาบ
• นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนที่ของตัวกลางต่อเนื่องอีกด้วย นี่กำลังเคลื่อนไหว ปริมาณมากจุดเชื่อมต่อกันเฉพาะบางสนามหรือบางพื้นที่เท่านั้น เนื่องจากวัตถุเคลื่อนที่ (หรือจุดวัสดุ) จำนวนมาก ระบบพิกัดเดียวจึงไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงมีระบบพิกัดมากเท่ากับที่มีเนื้อความ ตัวอย่างนี้คือคลื่นในทะเล มีความต่อเนื่อง แต่ประกอบด้วยจุดจำนวนมากบนระบบพิกัดหลายระบบ ปรากฎว่าการเคลื่อนที่ของคลื่นคือการเคลื่อนที่ของตัวกลางต่อเนื่อง

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดในกลศาสตร์เช่นทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ นี่คืออิทธิพลของระบบอ้างอิงต่อการเคลื่อนที่ทางกล มันหมายความว่าอะไร? ระบบอ้างอิงคือระบบพิกัดบวกกับนาฬิกา พูดง่ายๆ คือแกน x และพิกัดรวมกับนาที เมื่อใช้ระบบดังกล่าว จะถูกกำหนดในช่วงเวลาที่จุดวัตถุเดินทางในระยะทางที่กำหนด กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันเคลื่อนที่สัมพันธ์กับแกนพิกัดหรือวัตถุอื่นๆ

ระบบอ้างอิงสามารถเป็นแบบ: แบบมา, แบบเฉื่อย และไม่เฉื่อย มาอธิบายกัน:

• CO เฉื่อยคือระบบที่วัตถุซึ่งสร้างสิ่งที่เรียกว่าการเคลื่อนที่เชิงกลของจุดวัสดุ กระทำในแนวตรงและสม่ำเสมอ หรือโดยทั่วไปจะนิ่งอยู่
• ดังนั้น CO ที่ไม่เฉื่อยคือระบบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือหมุนโดยสัมพันธ์กับ CO ตัวแรก
• CO ที่มาพร้อมกันคือระบบที่ร่วมกับจุดวัสดุ ทำหน้าที่ที่เรียกว่าการเคลื่อนไหวทางกลของร่างกาย กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปที่ไหนและด้วยความเร็วเท่าใด CO นี้ก็เคลื่อนที่ไปพร้อมกับวัตถุนั้นด้วย

จุดวัสดุ

เหตุใดจึงใช้แนวคิด "ร่างกาย" บางครั้ง และบางครั้งใช้ "จุดวัตถุ" กรณีที่สองจะถูกระบุเมื่อสามารถละเลยขนาดของวัตถุได้ นั่นคือพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มวล ปริมาตร ฯลฯ ไม่สำคัญสำหรับการแก้ปัญหาในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น หากเป้าหมายคือการค้นหาว่าคนเดินถนนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนโดยสัมพันธ์กับโลก ความสูงและน้ำหนักของคนเดินถนนก็อาจถูกละเลยได้ เขาเป็นจุดวัตถุ การเคลื่อนไหวทางกลของวัตถุนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของมัน

แนวคิดและปริมาณการเคลื่อนที่ทางกลที่ใช้

ในกลศาสตร์ กลไกเหล่านี้ทำงานด้วยปริมาณต่างๆ กัน โดยอาศัยความช่วยเหลือในการตั้งค่าพารามิเตอร์ เงื่อนไขของปัญหาถูกเขียน และวิธีแก้ไข มาแสดงรายการกัน

• การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุ (หรือจุดวัสดุ) สัมพันธ์กับอวกาศ (หรือระบบพิกัด) เมื่อเวลาผ่านไปเรียกว่าการกระจัด ที่จริงแล้ว การเคลื่อนไหวทางกลของร่างกาย (จุดวัสดุ) เป็นคำพ้องความหมายสำหรับแนวคิดเรื่อง "การเคลื่อนไหว" เพียงแต่ว่าแนวคิดที่สองใช้ในจลนศาสตร์ และแนวคิดแรกใช้ในไดนามิกส์ ความแตกต่างระหว่างส่วนย่อยเหล่านี้ได้อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว
• วิถีคือเส้นที่วัตถุ (จุดวัตถุ) ทำหน้าที่ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่เชิงกล ความยาวของมันเรียกว่าเส้นทาง
• ความเร็วคือการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ (วัตถุ) ใดๆ ที่สัมพันธ์กับระบบการรายงานที่กำหนด คำจำกัดความของระบบการรายงานได้รับไว้ข้างต้นด้วย

ปริมาณที่ไม่รู้จักที่ใช้ในการกำหนดการเคลื่อนที่ทางกลพบได้ในปัญหาโดยใช้สูตร: S=U*T โดยที่ "S" คือระยะทาง "U" คือความเร็ว และ "T" คือเวลา

จากประวัติศาสตร์

แนวคิดเรื่อง "กลศาสตร์คลาสสิก" ปรากฏในสมัยโบราณ และได้รับแรงบันดาลใจจากการก่อสร้างที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว อาร์คิมิดีสได้กำหนดและอธิบายทฤษฎีบทเรื่องการบวกแรงขนานและแนะนำแนวคิดเรื่อง "จุดศูนย์ถ่วง" นี่คือวิธีที่คงที่เริ่มต้น

ต้องขอบคุณกาลิเลโอที่ทำให้ “ไดนามิกส์” เริ่มพัฒนาในศตวรรษที่ 17 กฎแห่งความเฉื่อยและหลักสัมพัทธภาพเป็นข้อดีของเขา

ไอแซก นิวตัน ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ได้แนะนำกฎสามข้อที่เป็นพื้นฐานของกลศาสตร์ของนิวตัน เขายังค้นพบกฎแห่งแรงโน้มถ่วงสากลด้วย นี่คือวิธีการวางรากฐานของกลศาสตร์คลาสสิก

กลศาสตร์ที่ไม่คลาสสิก

ด้วยการพัฒนาของฟิสิกส์ในฐานะวิทยาศาสตร์ และการเกิดขึ้นของโอกาสอันยิ่งใหญ่ในสาขาดาราศาสตร์ เคมี คณิตศาสตร์ และอย่างอื่น กลศาสตร์คลาสสิกจึงค่อยๆ กลายเป็นไม่ใช่วิชาหลัก แต่เป็นหนึ่งในหลาย ๆ ศาสตร์ที่เป็นที่ต้องการ เมื่อแนวคิดต่างๆ เช่น ความเร็วแสง ทฤษฎีสนามควอนตัม และอื่นๆ เริ่มถูกนำมาใช้และดำเนินการอย่างจริงจัง กฎหมายที่เป็นพื้นฐานของ "กลศาสตร์" ก็เริ่มขาดหายไป

กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวัตถุขนาดเล็กพิเศษ (จุดวัสดุ) ในรูปแบบของอะตอม โมเลกุล อิเล็กตรอน และโฟตอน ระเบียบวินัยนี้อธิบายคุณสมบัติของอนุภาคขนาดเล็กพิเศษได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ยังคาดการณ์พฤติกรรมของพวกเขาในสถานการณ์ที่กำหนดตลอดจนขึ้นอยู่กับผลกระทบด้วย การทำนายที่ทำโดยกลศาสตร์ควอนตัมอาจแตกต่างกันอย่างมากจากสมมติฐานของกลศาสตร์คลาสสิก เนื่องจากอย่างหลังไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์และกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุล อะตอม และสิ่งอื่น ๆ ซึ่งมีขนาดเล็กมากและมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

กลศาสตร์สัมพัทธภาพเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษากระบวนการ ปรากฏการณ์ ตลอดจนกฎที่มีความเร็วเทียบเท่ากับความเร็วแสง เหตุการณ์ทั้งหมดที่ศึกษาโดยสาขาวิชานี้เกิดขึ้นในปริภูมิสี่มิติ ตรงกันข้ามกับปริภูมิสามมิติ "คลาสสิก" นั่นคือความสูง ความกว้าง และความยาวที่เราเพิ่มอีกหนึ่งตัวบ่งชี้ - เวลา

มีคำจำกัดความอื่นใดของการเคลื่อนไหวทางกลอีกบ้าง?

เราครอบคลุมเฉพาะแนวคิดพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์เท่านั้น แต่คำนี้ใช้ไม่เพียงแต่ในกลศาสตร์เท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นแบบคลาสสิกหรือไม่ใช่แบบคลาสสิกก็ตาม

ในทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า "สถิติทางเศรษฐกิจและสังคม" คำจำกัดความของการเคลื่อนไหวทางกลของประชากรถูกกำหนดให้เป็นการย้ายถิ่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง นี่คือการเคลื่อนย้ายผู้คนในระยะทางไกล เช่น ไปยังประเทศเพื่อนบ้านหรือไปยังทวีปใกล้เคียงเพื่อจุดประสงค์ในการเปลี่ยนสถานที่อยู่อาศัยของตน สาเหตุของการพลัดถิ่นดังกล่าวอาจเป็นเพราะไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ในอาณาเขตของตนต่อไปได้เนื่องจากภัยธรรมชาติ เช่น น้ำท่วมหรือภัยแล้งอย่างต่อเนื่อง เศรษฐกิจและ ปัญหาสังคมในรัฐของตนเองตลอดจนการแทรกแซงของกองกำลังภายนอก เช่น สงคราม

บทความนี้จะพิจารณาสิ่งที่เรียกว่าการเคลื่อนที่ทางกล ตัวอย่างไม่ได้ให้ไว้เฉพาะจากฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังมาจากวิทยาศาสตร์อื่นด้วย นี่แสดงว่าคำนี้คลุมเครือ

การเคลื่อนไหวทางกลคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายในอวกาศเมื่อเทียบกับวัตถุอื่น

เช่น มีรถยนต์แล่นไปตามถนน มีคนอยู่ในรถ ผู้คนสัญจรไปมาตามรถไปตามถนน นั่นคือผู้คนเคลื่อนที่ไปในอวกาศโดยสัมพันธ์กับถนน แต่เมื่อเทียบกับตัวรถเองคนไม่ขยับเลย การแสดงนี้ สัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ทางกล- ต่อไปเราจะพิจารณาสั้น ๆ การเคลื่อนไหวทางกลประเภทหลัก.

การเคลื่อนไหวไปข้างหน้า- นี่คือการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยที่ทุกจุดเคลื่อนไหวเท่ากัน

เช่น รถคันเดียวกันเคลื่อนที่ไปข้างหน้าไปตามถนน แม่นยำยิ่งขึ้น มีเพียงตัวถังรถเท่านั้นที่ทำการเคลื่อนที่แบบแปลน ในขณะที่ล้อของรถทำการเคลื่อนที่แบบหมุน

การเคลื่อนไหวแบบหมุน คือการเคลื่อนที่ของวัตถุรอบแกนใดแกนหนึ่ง ด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว ทุกจุดของร่างกายจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่แกนนี้

ล้อที่เรากล่าวถึงมีการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกน และในขณะเดียวกัน ล้อก็เคลื่อนที่แบบแปลนไปพร้อมกับตัวรถ นั่นคือล้อจะเคลื่อนที่แบบหมุนสัมพันธ์กับแกน และเคลื่อนที่แบบแปลสัมพันธ์กับถนน

การเคลื่อนที่แบบสั่น- เป็นการเคลื่อนไหวเป็นระยะที่เกิดขึ้นสลับกันในสองทิศทางที่ตรงกันข้าม

ตัวอย่างเช่น, การเคลื่อนไหวแบบสั่นทำลูกตุ้มในนาฬิกา

การเคลื่อนไหวด้านการแปลและการหมุนเป็นส่วนใหญ่ ประเภทง่ายๆการเคลื่อนไหวทางกล

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ทางกล

วัตถุทั้งหมดในจักรวาลเคลื่อนไหว ดังนั้นจึงไม่มีวัตถุใดที่อยู่นิ่งสนิท ด้วยเหตุผลเดียวกัน จึงเป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าร่างกายกำลังเคลื่อนไหวหรือไม่เพียงแค่สัมพันธ์กับร่างกายอื่นเท่านั้น

เช่น มีรถยนต์แล่นไปตามถนน ถนนตั้งอยู่บนดาวเคราะห์โลก ถนนยังคงอยู่ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะวัดความเร็วของรถยนต์โดยสัมพันธ์กับถนนที่อยู่นิ่ง แต่ถนนนั้นหยุดนิ่งเมื่อเทียบกับโลก อย่างไรก็ตาม โลกเองก็หมุนรอบดวงอาทิตย์ ดังนั้นถนนพร้อมกับรถจึงหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วย ด้วยเหตุนี้ รถจึงไม่เพียงแต่เคลื่อนที่แบบแปลนเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่แบบหมุนด้วย (สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์) แต่เมื่อเทียบกับโลกแล้ว รถจะทำหน้าที่เพียงการเคลื่อนที่แบบแปลเท่านั้น การแสดงนี้ สัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ทางกล.

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ทางกล– ขึ้นอยู่กับวิถีของร่างกาย ระยะทางที่เดินทาง การเคลื่อนไหว และความเร็วในการเลือก ระบบอ้างอิง.

จุดวัสดุ

ในหลายกรณี ขนาดของร่างกายอาจถูกละเลยได้ เนื่องจากขนาดของร่างกายนี้มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับระยะทางที่ร่างกายนี้เคลื่อนที่ หรือเมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างร่างกายนี้กับร่างกายอื่นๆ เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น วัตถุดังกล่าวถือได้ว่าเป็นจุดวัสดุที่มีมวลของวัตถุนี้ตามอัตภาพ

จุดวัสดุคือร่างกายที่สามารถละเลยมิติได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

รถที่เรากล่าวมาหลายครั้งนั้นสามารถถือเป็นจุดวัตถุที่สัมพันธ์กับโลกได้ แต่หากมีคนเข้ามาในรถคันนี้ก็จะไม่สามารถละเลยขนาดของรถได้อีกต่อไป

ตามกฎแล้วเมื่อแก้ไขปัญหาทางฟิสิกส์เราจะถือว่าการเคลื่อนไหวของร่างกายเป็น การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุและดำเนินการโดยใช้แนวคิดต่างๆ เช่น ความเร็วของจุดวัสดุ ความเร่งของจุดวัสดุ โมเมนตัมของจุดวัสดุ ความเฉื่อยของจุดวัสดุ เป็นต้น

กรอบอ้างอิง

จุดวัตถุเคลื่อนที่สัมพันธ์กับวัตถุอื่น วัตถุที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวทางกลนี้เรียกว่าวัตถุอ้างอิง เนื้อหาอ้างอิงถูกเลือกโดยพลการขึ้นอยู่กับงานที่จะแก้ไข

เชื่อมโยงกับเนื้อหาอ้างอิง ระบบพิกัดซึ่งเป็นจุดอ้างอิง (จุดเริ่มต้น) ระบบพิกัดมี 1, 2 หรือ 3 แกน ขึ้นอยู่กับสภาพการขับขี่ ตำแหน่งของจุดบนเส้นตรง (1 แกน) ระนาบ (2 แกน) หรือในอวกาศ (3 แกน) ถูกกำหนดโดยพิกัดหนึ่ง สอง หรือสามตามลำดับ ในการกำหนดตำแหน่งของร่างกายในอวกาศ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจำเป็นต้องตั้งค่าการเริ่มต้นของการนับเวลาด้วย

กรอบอ้างอิงคือระบบพิกัด ตัวอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับระบบพิกัด และอุปกรณ์สำหรับการวัดเวลา การเคลื่อนไหวของร่างกายถือว่าสัมพันธ์กับระบบอ้างอิง เนื้อหาเดียวกันมีสัมพันธ์กับเนื้อหาอ้างอิงที่แตกต่างกัน ระบบที่แตกต่างกันพิกัดอาจเป็นพิกัดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

วิถีการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับการเลือกระบบอ้างอิงด้วย

ประเภทของระบบอ้างอิงอาจแตกต่างกันได้ เช่น ระบบอ้างอิงคงที่ ระบบอ้างอิงเคลื่อนที่ ระบบอ้างอิงเฉื่อย ระบบอ้างอิงที่ไม่เฉื่อย

รายละเอียด หมวดหมู่: กลศาสตร์ เผยแพร่เมื่อ 17/03/2014 18:55 เข้าชม: 15415

การเคลื่อนไหวทางกลถือว่าสำหรับ จุดวัสดุและสำหรับ ร่างกายที่มั่นคง

การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ

การเคลื่อนไหวไปข้างหน้า ร่างกายที่แข็งทื่ออย่างยิ่งคือการเคลื่อนไหวทางกลซึ่งส่วนของเส้นตรงใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายนี้จะขนานกับตัวมันเองตลอดเวลา

หากคุณเชื่อมโยงจุดสองจุดของร่างกายแข็งด้วยจิตใจด้วยเส้นตรงส่วนที่เป็นผลลัพธ์จะขนานกับตัวมันเองเสมอในกระบวนการ การเคลื่อนไหวไปข้างหน้า.

ในระหว่างการเคลื่อนที่แบบแปลน ทุกจุดของร่างกายจะเคลื่อนไหวเท่าๆ กัน นั่นคือพวกมันเดินทางเป็นระยะทางเท่ากันในระยะเวลาเท่ากันและเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน

ตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบแปล: การเคลื่อนที่ของรถลิฟต์ เครื่องชั่งเชิงกล เลื่อนที่วิ่งลงจากภูเขา แป้นเหยียบจักรยาน แท่นรถไฟ ลูกสูบเครื่องยนต์สัมพันธ์กับกระบอกสูบ

การเคลื่อนไหวแบบหมุน

ในระหว่างการเคลื่อนที่แบบหมุน ทุกจุดของร่างกายจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม วงกลมทั้งหมดนี้อยู่ในระนาบที่ขนานกัน และจุดศูนย์กลางการหมุนของทุกจุดจะอยู่บนเส้นตรงคงที่เส้นเดียวซึ่งเรียกว่า แกนหมุน- วงกลมที่อธิบายด้วยจุดจะอยู่ในระนาบขนานกัน และระนาบเหล่านี้ตั้งฉากกับแกนการหมุน

การเคลื่อนไหวแบบหมุนเป็นเรื่องปกติมาก ดังนั้นการเคลื่อนที่ของจุดบนขอบล้อจึงเป็นตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบหมุน การเคลื่อนที่แบบหมุนอธิบายโดยใบพัดพัดลม ฯลฯ

การเคลื่อนที่แบบหมุนมีลักษณะเป็นปริมาณทางกายภาพต่อไปนี้: ความเร็วเชิงมุมของการหมุน, คาบของการหมุน, ความถี่ของการหมุน, ความเร็วเชิงเส้นของจุด

ความเร็วเชิงมุม วัตถุที่หมุนสม่ำเสมอเรียกว่าค่าเท่ากับอัตราส่วนของมุมการหมุนต่อระยะเวลาที่เกิดการหมุนนี้

เวลาที่ร่างกายใช้ในการหมุนรอบครบหนึ่งรอบเรียกว่า ระยะเวลาการหมุน (T).

เรียกว่าจำนวนรอบที่วัตถุทำต่อหน่วยเวลา ความเร็วในการหมุน (ฉ).

ความถี่และคาบของการหมุนมีความสัมพันธ์กันตามความสัมพันธ์ ที = 1/ฟ

หากจุดหนึ่งอยู่ที่ระยะ R จากศูนย์กลางการหมุน ความเร็วเชิงเส้นจะถูกกำหนดโดยสูตร:

กลับ