Trong thế giới vật chất, một trong những hiện tượng phổ biến nhất là chuyển động. Ngành khoa học liên quan đến hành vi của các vật thể chuyển động được gọi là 'cơ học'.
Cơ học được chia thành hai phần - Động học và Động lực học.
Động học đề cập đến việc nghiên cứu chuyển động mà không tính đến nguyên nhân của chuyển động.
Động lực học quan tâm đến nguyên nhân của chuyển động, cụ thể là lực.
Motion có nghĩa là chuyển động. Một vật được cho là chuyển động nếu nó thay đổi vị trí so với môi trường xung quanh trong một thời gian nhất định. Một vật được cho là ở trạng thái nghỉ nếu nó không thay đổi vị trí so với môi trường xung quanh. Hệ quy chiếu là một đối tượng hoặc cảnh khác mà chúng ta so sánh vị trí của đối tượng đã cho.
Mỗi loại chuyển động được điều khiển bởi một loại lực khác nhau.
Khi một vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau thì vật đó được cho là chuyển động thẳng đều. Chuyển động đều là chuyển động với tốc độ không đổi trên một đường thẳng. Ví dụ: một quả bóng lăn.
Khi một vật bao phủ những khoảng cách không bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau, vật đó được cho là chuyển động không đều.
Chuyển động không đều là chuyển động không có khuôn mẫu rõ ràng đối với chuyển động của nó. Ví dụ: một con ong bay.
Có hai dạng chuyển động cơ bản là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.
Dịch nghĩa là chuyển động dọc theo một con đường.
Chuyển động quay có nghĩa là chuyển động quanh một trục cố định. Trục là tâm mà một vật nào đó quay xung quanh.
Chuyển động tịnh tiến được xác định bằng lực thuần (tổng hợp các lực khác nhau) tác dụng lên một vật.
Chuyển động quay được xác định bởi mômen quay. Mô men xoắn là một lực gây ra chuyển động quay của một vật.
Các loại chuyển động
2. Chuyển động quay là chuyển động của một vật, theo một đường tròn dọc theo một điểm cố định là tâm đã định và chuyển động dọc theo chu vi của đường đó, cách tâm một khoảng đều. Loại chuyển động này là điểm xuất phát của nhiều cơ cấu. Ví dụ: một bánh xe quay.
3. Chuyển động tịnh tiến là chuyển động tới lui. Ví dụ: chuyển động lên và xuống của yo-yo.
4. Chuyển động dao động là chuyển động qua lại có các yếu tố của chuyển động quay như dao động điều hòa. Dao động có thể là một chuyển động tuần hoàn lặp đi lặp lại theo một chu kỳ đều đặn hoặc những khoảng thời gian bằng nhau, giống như một chiếc ghế đung đưa hoặc dao động của con lắc trong đồng hồ. Một con lắc dao động từ một điểm gắn cố định và theo đường vòng cung là một ví dụ cổ điển về chuyển động dao động. Một vòi phun nước hoặc quạt dao động cũng làm điều tương tự, ngoại trừ việc chúng dao động trong một mặt phẳng nằm ngang chứ không phải một mặt phẳng thẳng đứng và được cung cấp năng lượng bởi động cơ chứ không phải trọng lực. Vật dao động điều hòa quanh điểm cân bằng hoặc giá trị trung bình.
Có ba biến số của dao động:
Rất thường xuyên, các đối tượng chuyển động bằng chuyển động phức tạp. Chuyển động phức tạp có thể được chia nhỏ thành các loại chuyển động đơn giản hơn. Một ví dụ về chuyển động phức tạp là Frisbee đang bay. Chuyển động của Frisbee bao gồm chuyển động thẳng và chuyển động quay.
Lực ma sát và lực hấp dẫn ảnh hưởng đến chuyển động của các vật - chúng làm chậm chuyển động.
Lực ma sát làm chậm một vật chuyển động và cuối cùng dừng một vật chuyển động được gọi là lực ma sát động học. Ví dụ, khi bạn đẩy một chiếc hộp qua sàn, một phần năng lượng của lực đẩy của bạn sẽ làm hộp di chuyển, và một phần năng lượng bị mất thành động năng ma sát. Bề mặt càng ít kết cấu, vật thể sẽ di chuyển càng xa. Điều này xảy ra bởi vì bề mặt nhẵn có lực ma sát ít hơn. Ma sát bị ảnh hưởng bởi kết cấu của cả bề mặt và vật thể chuyển động.
Khoảng cách và độ dịch chuyển
Khoảng cách giữa ga cuối A và ga cuối B là 150 km. Một xe buýt đi từ ga cuối A đến ga cuối B. Quãng đường xe buýt đi được là 150 km. Khi đi trên cùng một lộ trình, xe buýt trở về từ ga cuối B đến ga cuối A. Như vậy tổng quãng đường xe buýt đi được trong suốt chuyến đi từ A đến B rồi từ B đến A là 150 km + 150 km = 300 km.
Một xe buýt chuyển động từ A đến B và lại từ B đến A
Quán tính là gì?
Quán tính có nghĩa là chống lại bất kỳ sự thay đổi nào trong chuyển động. Mọi vật đều có quán tính. Vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn. Định luật chuyển động thứ nhất của Newton phát biểu rằng các vật thể chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động theo cùng một hướng và cùng tốc độ. Nó cũng nói rằng các vật thể ở trạng thái nghỉ trừ khi có lực bên ngoài tác động lên chúng. Khi người điều khiển ô tô hãm phanh, ô tô giảm tốc độ. Tuy nhiên, những người trong xe sẽ tiếp tục với tốc độ như xe đã đi vì quán tính của họ. Việc thắt dây an toàn đóng vai trò như một lực giữ cho người ngồi tại chỗ. Thắt dây an toàn giúp mọi người không bị thương khi xe dừng đột ngột.
Dao động điều hòa đơn giản
Chuyển động điều hòa đơn giản (SHM) là một dạng của chuyển động dao động. Một chuyển động điều hòa đơn giản có ba điều, về cơ bản nó có: Chuyển động luôn quay về trạng thái cân bằng, cùng phương và dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng. Kết quả SHM khi lực hoặc mômen có xu hướng khôi phục trạng thái cân bằng tỷ lệ thuận với độ dịch chuyển từ trạng thái cân bằng tỷ lệ thuận với độ dịch chuyển từ trạng thái cân bằng.
Tốc độ là khoảng cách được bao phủ trong một thời gian nhất định. Tốc độ = Khoảng cách / Thời gian. Đơn vị của tốc độ SI là m / s. Tốc độ là một đại lượng vô hướng.
Một vật đang chuyển động với vận tốc đều nếu nó đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau.
Nếu khoảng cách được bao phủ thay đổi theo thời gian, vật thể được cho là đang chuyển động với tốc độ thay đổi.
Tốc độ trung bình và tốc độ tức thời
Khi chúng ta di chuyển trên xe, tốc độ của xe thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào điều kiện hiện có trên đường. Trong tình huống đó, tốc độ được tính bằng cách lấy tỷ số giữa tổng quãng đường xe đi được với tổng thời gian thực hiện của cuộc hành trình. Đây được gọi là tốc độ trung bình.
Tốc độ tức thời sẽ là tốc độ tại bất kỳ thời điểm nào cho trước trong khoảng thời gian đó, được đo bằng đồng hồ tốc độ thời gian thực.
Vận tốc
Vận tốc được định nghĩa là khoảng cách được bao phủ bởi một đối tượng chuyển động theo một hướng cụ thể trong đơn vị thời gian hoặc tốc độ theo một hướng cụ thể.
Vận tốc = (quãng đường di chuyển theo một hướng xác định) / thời gian thực hiện
Vận tốc cũng có thể được định nghĩa là tốc độ thay đổi của độ dịch chuyển.
Vận tốc là một đại lượng vectơ.
Một vật được cho là chuyển động với vận tốc đều nếu nó đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau theo một hướng xác định.
Một vật được cho là chuyển động với vận tốc thay đổi nếu nó đi được những quãng đường không bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau và ngược lại theo một hướng xác định hoặc nếu nó thay đổi hướng chuyển động.
Sự tăng tốc
Gia tốc được định nghĩa là tốc độ thay đổi vận tốc của một vật chuyển động theo thời gian. Sự thay đổi này có thể là sự thay đổi về tốc độ của vật thể hoặc hướng chuyển động của nó hoặc cả hai.
Gia tốc = Tốc độ thay đổi vận tốc theo thời gian
Đơn vị của gia tốc trong hệ SI là m / s 2
Gia tốc là một đại lượng vectơ.
Có nhiều loại gia tốc khác nhau:
