در دنیای فیزیکی یکی از رایج ترین پدیده ها حرکت است. شاخه‌ای از علم که به رفتار اجسام متحرک می‌پردازد، «مکانیک» نامیده می‌شود.
مکانیک بیشتر به دو بخش سینماتیک و دینامیک تقسیم می شود.
سینماتیک به مطالعه حرکت بدون در نظر گرفتن علت حرکت می پردازد.
دینامیک با علت حرکت، یعنی نیرو، سروکار دارد.
حرکت یعنی حرکت. اگر جسمی در زمان معینی موقعیت خود را نسبت به محیط اطراف خود تغییر دهد در حال حرکت است. اگر جسمی نسبت به محیط اطراف خود تغییری ندهد، در حالت سکون است. چارچوب مرجع شی یا صحنه دیگری است که موقعیت شی داده شده را با آن مقایسه می کنیم.
هر نوع حرکت توسط نیروی متفاوتی کنترل می شود.
هنگامی که جسمی فواصل مساوی را در فواصل زمانی مساوی طی می کند، به آن می گویند که در حرکت یکنواخت است. حرکت یکنواخت حرکتی با سرعت ثابت در یک خط مستقیم است. مثال: یک توپ غلتان.
هنگامی که جسمی فواصل نابرابر را در فواصل زمانی مساوی طی می کند، به آن می گویند که در حرکت غیر یکنواخت است.
حرکت نامنظم حرکتی است که هیچ الگوی مشخصی برای حرکت خود ندارد. مثال: یک زنبور در حال پرواز.
دو نوع حرکت اساسی وجود دارد: انتقال و چرخش.
ترجمه به معنای حرکت در یک مسیر است.
چرخش به معنای حرکت حول یک محور ثابت است. محور مرکزی است که چیزی به دور آن می چرخد.
حرکت انتقالی با نیروی خالص (مجموع نیروهای مختلف) وارد بر یک جسم تعریف می شود.
چرخش با گشتاور تعریف می شود. گشتاور نیرویی است که باعث چرخش یک جسم می شود.
انواع حرکت
2. حرکت چرخشی حرکت جسم است، در یک مسیر دایره ای در امتداد یک نقطه ثابت به عنوان مرکز تعیین شده و حرکت در امتداد محیط مسیر، در فاصله منظم از مرکز است. این نوع حرکت نقطه شروع بسیاری از مکانیسم ها است. مثال: چرخ ریسندگی.
3. حرکت رفت و برگشتی حرکت رفت و برگشت است. مثال: حرکت بالا و پایین یک یویو.
4. حرکت نوسانی یک حرکت رفت و برگشتی با عناصر حرکت چرخشی مانند تاب است. نوسان می تواند یک حرکت تناوبی باشد که در یک چرخه منظم یا فواصل زمانی مساوی تکرار می شود، مانند صندلی گهواره ای یا نوسان آونگ در یک ساعت. آونگی که از یک نقطه اتصال ثابت می چرخد و یک قوس را ردیابی می کند نمونه کلاسیک حرکت نوسانی است. آبپاش یا فن نوسانی همین کار را انجام می دهد، با این تفاوت که این فن ها در یک صفحه افقی به جای صفحه عمودی نوسان می کنند و به جای نیروی گرانش توسط موتورها کار می کنند. یک حرکت نوسانی حول یک نقطه تعادل یا یک مقدار متوسط است.
سه متغیر نوسان وجود دارد:
اغلب اوقات، اجسام با حرکات پیچیده حرکت می کنند. حرکت پیچیده را می توان به انواع ساده تری از حرکت تقسیم کرد. نمونه ای از حرکت پیچیده، فریزبی در حال پرواز است. حرکت فریزبی از حرکت خطی و حرکت چرخشی تشکیل شده است.
نیروهای اصطکاکی و گرانشی بر حرکت اجسام تأثیر می گذارند - آنها حرکت را کاهش می دهند.
نیروی اصطکاکی که حرکت جسم را کند می کند و در نهایت جسم متحرک را متوقف می کند اصطکاک جنبشی نامیده می شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک جعبه را روی زمین فشار می دهید، بخشی از انرژی هل دادن شما جعبه را حرکت می دهد و بخشی از انرژی در اثر اصطکاک جنبشی از بین می رود. هر چه سطح بافت کمتری داشته باشد، جسم دورتر حرکت می کند. این به این دلیل است که سطوح صاف نیروی اصطکاک کمتری دارند. اصطکاک تحت تأثیر بافت سطح و جسم متحرک است.
فاصله و جابجایی
فاصله بین پایانه A و پایانه B 150 کیلومتر است. یک اتوبوس از پایانه A تا پایانه B حرکت می کند مسافت طی شده توسط اتوبوس 150 کیلومتر است. در حین حرکت در همان مسیر، اتوبوس از پایانه B به پایانه A برمی گردد. بنابراین کل مسافت طی شده توسط اتوبوس در طول سفر از A به B و سپس از B به A 150 کیلومتر + 150 کیلومتر = 300 کیلومتر است.
اتوبوسی که از A به B و دوباره از B به A حرکت می کند
اینرسی چیست؟
اینرسی به معنای مقاومت در برابر هرگونه تغییر در حرکت است. همه اجسام دارای اینرسی هستند. هر چه جرم یک جسم بزرگتر باشد، اینرسی بیشتری دارد. قانون اول حرکت نیوتن بیان می کند که اجسام متحرک در همان جهت و با همان سرعت به حرکت خود ادامه می دهند. همچنین بیان می کند که اجسام در حال سکون هستند مگر اینکه نیروی خارجی بر آنها وارد شود. وقتی راننده یک ماشین ترمز می گیرد، سرعت ماشین کم می شود. با این حال، افرادی که در ماشین هستند، به دلیل اینرسی خود، با همان سرعتی که ماشین حرکت می کرد ادامه می دهند. کمربند ایمنی به عنوان نیرویی برای نگه داشتن افراد در جای خود عمل می کند. کمربند ایمنی به افراد کمک می کند تا در صورت توقف ناگهانی خودرو آسیب نبینند.
حرکت هارمونیک ساده
حرکت هارمونیک ساده (SHM) نوعی حرکت نوسانی است. یک حرکت هارمونیک ساده سه چیز دارد، اساساً انجام می دهد: حرکت همیشه به حالت تعادل باز می گردد، همان مسیر را دنبال می کند و حول تعادل در نوسان است. SHM زمانی حاصل می‌شود که نیرو یا گشتاوری که می‌خواهد تعادل را بازگرداند مستقیماً با جابجایی از تعادل متناسب باشد با جابجایی از تعادل رابطه مستقیم دارد.
سرعت مسافت طی شده در یک زمان معین است. سرعت = فاصله / زمان. واحد سرعت SI m/s است. سرعت یک کمیت اسکالر است.
اگر جسمی مسافت مساوی را در فواصل زمانی مساوی طی کند با سرعت یکنواخت حرکت می کند.
اگر مسافت طی شده با زمان تغییر کند، گفته می شود که جسم با سرعت متغیر حرکت می کند.
سرعت متوسط و سرعت لحظه ای
هنگامی که ما با وسیله نقلیه سفر می کنیم، بسته به شرایط موجود در جاده، سرعت وسیله نقلیه از زمان به زمان تغییر می کند. در چنین شرایطی، سرعت با در نظر گرفتن نسبت کل مسافت طی شده توسط وسیله نقلیه به کل زمان طی شده برای سفر محاسبه می شود. به این سرعت متوسط می گویند.
سرعت آنی سرعتی است که در هر لحظه در آن بازه زمانی مشخص می شود که با یک سرعت سنج بیدرنگ اندازه گیری می شود.
سرعت
سرعت به عنوان مسافت طی شده توسط یک جسم متحرک در یک جهت خاص در واحد زمان یا سرعت در یک جهت خاص تعریف می شود.
سرعت = (مسافت طی شده در یک جهت مشخص) / زمان صرف شده
سرعت را می توان به عنوان نرخ تغییر جابجایی نیز تعریف کرد.
سرعت یک کمیت برداری است.
به جسمی گفته می شود که با سرعت یکنواخت حرکت می کند اگر فواصل مساوی را در فواصل زمانی مساوی در یک جهت مشخص طی کند.
به جسمی با سرعت متغیر گفته می شود که فواصل نابرابر را در فواصل زمانی مساوی کشف کند و بالعکس در یک جهت مشخص یا اگر جهت حرکت را تغییر دهد.
شتاب
شتاب به عنوان نرخ تغییر سرعت جسم متحرک با زمان تعریف می شود. این تغییر می تواند تغییر در سرعت جسم یا جهت حرکت آن یا هر دو باشد.
شتاب = نرخ تغییر سرعت با زمان
واحد شتاب SI m/s 2 است
شتاب یک کمیت برداری است.
انواع مختلفی از شتاب وجود دارد:
