In de fysieke wereld is beweging een van de meest voorkomende verschijnselen. De tak van de wetenschap die zich bezighoudt met het gedrag van bewegende objecten staat bekend als 'mechanica'.
Mechanica is verder onderverdeeld in twee secties: kinematica en dynamiek.
Kinematica houdt zich bezig met de studie van beweging zonder rekening te houden met de oorzaak van beweging.
Dynamiek houdt zich bezig met de oorzaak van beweging, namelijk kracht.
Beweging betekent beweging. Een object is in beweging als het in een bepaalde tijd van positie verandert ten opzichte van zijn omgeving. Een object is in rust als het zijn positie ten opzichte van zijn omgeving niet verandert. Een referentiekader is een ander object of tafereel waarmee we de positie van het gegeven object vergelijken.
Elk type beweging wordt bestuurd door een ander type kracht.
Wanneer een object gelijke afstanden in gelijke tijdsintervallen aflegt, wordt gezegd dat het in eenparige beweging is. Uniforme beweging is beweging met constante snelheid in een rechte lijn. Voorbeeld: een rollende bal.
Wanneer een object ongelijke afstanden in gelijke tijdsintervallen aflegt, wordt gezegd dat het in niet-uniforme beweging is.
Onregelmatige beweging is beweging die geen duidelijk patroon in zijn beweging heeft. Voorbeeld: een vliegende bij.
Er zijn twee soorten basisbewegingen: translatie en rotatie.
Vertaling betekent beweging langs een pad.
Rotatie betekent beweging rond een vaste as. Een as is een middelpunt waaromheen iets roteert.
Translatiebeweging wordt gedefinieerd door de netto kracht (som van verschillende krachten) die op een object inwerken.
Rotatie wordt bepaald door koppel. Koppel is een kracht die de rotatie van een object veroorzaakt.
Soorten beweging
2. Rotatiebeweging is de beweging van een object, in een cirkelvormig pad langs een vast punt als het aangewezen middelpunt en de beweging is langs de omtrek van het pad, op een regelmatige afstand van het centrum. Dit type beweging is het startpunt van veel mechanismen. Voorbeeld: een spinnewiel.
3. Reciprocerende beweging is heen en weer beweging. Voorbeeld: de op- en neergaande beweging van een jojo.
4. Oscillerende beweging is een heen en weer gaande beweging met elementen van roterende beweging zoals zwaaien. Oscillatie kan een periodieke beweging zijn die zichzelf herhaalt in een regelmatige cyclus of gelijke tijdsintervallen, zoals een schommelstoel of de oscillatie van een slinger in een klok. Een slinger die zwaait vanaf een vast bevestigingspunt en een boog volgt, is een klassiek voorbeeld van oscillerende beweging. Een sprinkler of oscillerende ventilator doet hetzelfde, behalve dat deze oscilleren in een horizontaal vlak in plaats van een verticaal vlak en worden aangedreven door motoren in plaats van de zwaartekracht. Een oscillerende beweging is rond een evenwichtspunt of een gemiddelde waarde.
Er zijn drie variabelen van oscillatie:
Heel vaak bewegen objecten door gecompliceerde bewegingen. Gecompliceerde beweging kan worden onderverdeeld in eenvoudiger soorten beweging. Een voorbeeld van gecompliceerde beweging is een vliegende frisbee. De beweging van een frisbee bestaat uit lineaire beweging en roterende beweging.
Wrijvings- en zwaartekrachtskrachten beïnvloeden de beweging van objecten - ze vertragen de beweging.
De wrijvingskracht die een bewegend lichaam vertraagt en uiteindelijk een bewegend voorwerp stopt, wordt kinetische wrijving genoemd. Als je bijvoorbeeld een doos over de vloer duwt, beweegt een deel van de energie van je duwen de doos en een deel van de energie gaat verloren aan kinetische wrijving. Hoe minder getextureerd het oppervlak, hoe verder het object zal bewegen. Dit gebeurt omdat gladde oppervlakken minder wrijvingskracht hebben. Wrijving wordt beïnvloed door de textuur van zowel het oppervlak als het bewegende object.
Afstand en verplaatsing
De afstand tussen eindpunt A en eindpunt B is 150 km. Een bus rijdt van eindpunt A naar eindpunt B. De afstand die de bus aflegt is 150 km. Op dezelfde route keert de bus terug van eindpunt B naar eindpunt A. De totale afstand die de bus aflegt tijdens de reis van A naar B en vervolgens van B naar A is dus 150 km + 150 km = 300 km.
Een bus die van A naar B rijdt en weer van B naar A
Wat is traagheid?
Inertie betekent weerstand tegen elke verandering in beweging. Alle objecten hebben traagheid. Hoe groter de massa van een object, hoe meer traagheid het heeft. De eerste bewegingswet van Newton stelt dat bewegende objecten in dezelfde richting en met dezelfde snelheid zullen blijven bewegen. Het stelt ook dat objecten in rust tenzij er een kracht van buitenaf op inwerkt. Wanneer de bestuurder van een auto op de rem trapt, remt de auto af. De mensen in de auto zullen echter doorgaan met dezelfde snelheid als de auto vanwege hun traagheid. De veiligheidsgordel werkt als een kracht om de mensen op hun plaats te houden. Veiligheidsgordels helpen voorkomen dat mensen gewond raken wanneer een auto plotseling tot stilstand komt.
Simpele harmonische beweging
Eenvoudige harmonische beweging (SHM) is een soort oscillerende beweging. Een eenvoudige harmonische beweging heeft drie dingen en doet dat eigenlijk: beweging gaat altijd terug naar evenwicht, volgt hetzelfde pad en oscilleert rond het evenwicht. SHM ontstaat wanneer de kracht of het koppel dat de neiging heeft om het evenwicht te herstellen, recht evenredig is met de verplaatsing vanuit het evenwicht, recht evenredig is met de verplaatsing vanuit het evenwicht.
Snelheid is de afstand die in een bepaalde tijd wordt afgelegd. Snelheid = Afstand/Tijd. SI-eenheid van snelheid is m/s. Snelheid is een scalaire grootheid.
Een voorwerp beweegt met eenparige snelheid als het gelijke afstanden in gelijke tijdsintervallen aflegt.
Als de afgelegde afstand in de tijd varieert, wordt gezegd dat het object met variabele snelheid beweegt.
Gemiddelde snelheid en momentane snelheid
Wanneer we in een voertuig reizen, verandert de snelheid van het voertuig van tijd tot tijd, afhankelijk van de omstandigheden op de weg. In een dergelijke situatie wordt de snelheid berekend door de verhouding te nemen tussen de totale afstand die het voertuig heeft afgelegd en de totale tijd die nodig is voor de reis. Dit wordt de gemiddelde snelheid genoemd.
Momentane snelheid zou de snelheid zijn op een bepaald moment binnen die tijdspanne, gemeten met een realtime snelheidsmeter.
Snelheid
Snelheid wordt gedefinieerd als de afstand die een bewegend object in een bepaalde richting in tijdseenheid of snelheid in een bepaalde richting aflegt.
Velocity = (afgelegde afstand in een bepaalde richting) / afgelegde tijd
Snelheid kan ook worden gedefinieerd als de snelheid van verandering van verplaatsing.
Snelheid is een vectorgrootheid.
Van een lichaam wordt gezegd dat het met eenparige snelheid beweegt als het gelijke afstanden in gelijke tijdsintervallen in een bepaalde richting aflegt.
Van een lichaam wordt gezegd dat het met variabele snelheid beweegt als het ongelijke afstanden in gelijke tijdsintervallen aan het licht brengt en vice versa in een bepaalde richting of als het de bewegingsrichting verandert.
Versnelling
Versnelling wordt gedefinieerd als de snelheid waarmee de snelheid van een bewegend lichaam in de tijd verandert. Deze verandering kan een verandering zijn in de snelheid van het object of de bewegingsrichting of beide.
Versnelling = Snelheid van verandering van snelheid met de tijd
SI-eenheid van versnelling is m/s 2
Versnelling is een vectorgrootheid.
Er zijn verschillende soorten versnellingen:
