Mișcare (fizică)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Jump to navigation Jump to search

În Fizică, mișcarea este o schimbare în poziție al unui obiect în timp. Mișcarea este descrisă în ce privește deplasarea, distanța, viteza, accelerația și timpul. Mișcarea unui corp este observat prin atașarea unui cadru de referință de către un observator și prin măsurarea schimbării poziției acelui corp față de acel cadru.

Dacă poziția unui corp nu se schimbă în raport cu un anumit cadru de referință, se spune că corpul se află în repaus , nemișcat , imobil , staționar sau are o poziție constantă (invariantă ). Mișcarea unui obiect nu se poate schimba decât dacă se acționează printr-o forță , așa cum este descris. Momentul este o cantitate care este utilizată pentru măsurarea mișcării unui obiect. Impulsul unui obiect este direct legat de masa și viteza obiectului, iar impulsul total al tuturor obiectelor dintr-un sistem izolat (unul nefiind afectat de forțele externe) nu se schimbă odată cu timpul, așa cum este descris de legea conservării momentului .

Deoarece nu există un cadru de referință absolut , mișcarea absolută nu poate fi determinată.[1] Astfel, totul din univers poate fi considerat a fi în mișcare.

Teoria se aplică obiectelor, corpurilor și particulelor din materie, radiației, câmpurilor de radiație și particulelor de radiație și spațiului, curburii și spațiului-timp. Se poate vorbi, de asemenea, despre mișcarea formelor și a limitelor. Deci, termenul de mișcare, în general, semnifică o schimbare continuă a configurației unui sistem fizic. De exemplu, se poate vorbi despre mișcarea unui val sau despre mișcarea unei particule cuantice, unde configurația constă în probabilități de ocupare a unor poziții specifice.


Propunerea implică o schimbare de poziție, cum ar fi în această perspectivă de a părăsi rapid stația Yongsan .


Legile mișcării[modificare | modificare sursă]

Articolul principal:Mecanica

În fizică, mișcarea este descrisă prin două seturi de legi aparent contradictorii ale mecanicii. Propunerile tuturor obiectelor la scară largă și familiare din univers (cum ar fi proiectilele , planetele , celulele și oamenii ) sunt descrise de mecanica clasică .Mișcarea obiectelor atomice și sub-atomice foarte mici este descrisă de mecanica cuantică .[2]

Prima lege : Într-un cadru de referință inerțial , un obiect fie rămâne în repaus, fie continuă să se miște la o viteză constantă , dacă nu este acționat de o forță netă .
A doua lege: Într - un cadru de referință inerțial, vectorul sumă al forțelor F asupra unui obiect este egal cu masa m acelui obiect înmulțită cu accelerația a obiectului F = ma.
A treia lege: Când un corp exercită o forță asupra unui al doilea corp, cel de-al doilea corp exercită simultan o forță egală în mărime și opusă în direcția primului corp.

Mecanica clasică[modificare | modificare sursă]

Legile gravitatiei ale lui Newton

Mecanica clasică este folosită pentru a descrie mișcarea obiectelor macroscopice , de la proiectile la componente ale mașinilor , precum și obiecte astronomice , cum ar fi nave spațiale , planete , stele și galaxii . Produce rezultate foarte precise în aceste domenii și este unul dintre cele mai vechi și mai mari din domeniul științei , ingineriei și tehnologiei . Mecanica clasică se bazează fundamental pe legile mișcării lui Newton . Aceste legi descriu relația dintre forțele care acționează asupra unui corp și mișcarea acelui corp. Acestea au fost compilate prima dată de Sir Isaac Newton în lucrarea sa "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" , publicată pentru prima oară pe 5 iulie 1687. Cele trei legi ale lui Newton sunt:

  1. Un corp fie se află în repaus, fie se mișcă cu o viteză constantă, până și dacă nu se aplică o forță exterioară.
  2. Un obiect va călători într-o singură direcție numai până când o forță exterioară își va schimba direcția.
  3. Ori de câte ori un corp exercită o forță 'F' asupra unui al doilea corp (în unele cazuri, care este în picioare), al doilea corp exercită forța F' asupra primului corp. F și - F sunt egale în magnitudine și opuse în sens. Deci, corpul care exercită F va merge înapoi.

Cele trei legi de mișcare ale lui Newton au fost primele care oferă cu exactitate un model matematic pentru înțelegerea corpurilor orbite în spațiul cosmic . Această explicație unifică mișcarea corpurilor cerești și mișcarea obiectelor pe pământ.

Mecanică clasică a fost îmbunătățită mai târziu în continuare de relativitatea și relativității generale ale lui Albert Einstein . Relativitatea specială se referă la mișcarea obiectelor cu viteză ridicată , apropiindu-se de viteza luminii ; relativitatea generală este folosită pentru a face față mișcării gravitaționale la un nivel mai profund.


ECUATIILE UNEI MISCĂRI UNIFORME: :

Dacă v = viteza finală, u= viteza inițială, a = accelerația, t = timpul, s = deplasarea, atunci:

v = u + at, v = at

s = ut + 1/2at2, s = 1/2at2

v2 = u2 + 2as, v2 = 2as

dacă obiectul este intr-o viteză constantă, dacă obiectul pornește din repaus ,

Mecanica cuantică[modificare | modificare sursă]

Parcelele Densitatii Hidrogenului

Mecanica cuantică este un set de principii care descriu realitatea fizică la nivelul atomic al materiei ( molecule și atomi ) și particulele subatomice ( electroni , protoni , neutroni și chiar particule elementare mai mici , cum ar fi cuarcile ). Aceste descrieri includ comportarea simultană a undelor și a particulelor, atât a materiei, cât și a energiei radiației, așa cum este descrisă în dualitatea undei-particule .

În mecanica clasică, pot fi calculate măsurători exacte și predicții ale stării obiectelor, cum ar fi locația și viteza . În mecanica cuantică, datorită principiului incertitudinii lui Heisenberg , starea completă a unei particule subatomice, cum ar fi locația și viteza acesteia, nu poate fi determinată simultan.

Pe lângă descrierea mișcării fenomenelor de nivel atomic, mecanica cuantică este utilă în înțelegerea unor fenomene la scară largă, cum ar fi superfluiditatea , superconductivitatea și sistemele biologice , inclusiv funcția receptorilor de miros și structurile proteinelor.

Lista mișcărilor "imperceptibile"[modificare | modificare sursă]

Oamenii, la fel ca toate lucrurile cunoscute din univers, sunt în continuă mișcare, : cu toate acestea, în afară de mișcări evidente ale diferitelor externe ale corpului piese si locomoție , oamenii sunt în mișcare într-o varietate de moduri , care sunt mai dificil să fie percepute . Multe dintre aceste "mișcări imperceptibile" sunt percepute numai cu ajutorul unor unelte speciale și cu o atenție deosebită. Scările mai mari de "mișcări imperceptibile" sunt dificil pentru oameni să le perceapă din două motive: 1) legile mișcării lui Newton (în special inerția ) care împiedică oamenii să simtă mișcările unei mase la care sunt conectate și 2) lipsa unei cadru de referință care ar permite persoanelor să vadă cu ușurință că se mișcă. Scările mai mici ale acestor mișcări sunt prea mici pentru ca oamenii să le simtă .[3]

  • Univers

Spatiul-Timp (țesătura universului) se extinde . În esență, totul în univers se întinde ca o bandă de cauciuc . Această mișcare este cea mai obscură, deoarece nu este o mișcare fizică ca atare, ci mai degrabă o schimbare în însăși natura universului. Prima sursă de verificare a acestei extinderi a fost furnizată de Edwin Hubble, care a demonstrat că toate galaxiile și obiectele astronomice îndepărtate s-au îndepărtat de noi ( " legea lui Hubble " ), așa cum a fost prezis de teoria expansiunii universale. [4]

  • Galaxia

Calea Lactee se mișcă prin spațiu . Mulți astronomi cred că Calea Lactee se mișcă la aproximativ 600 km /s față de pozitia observata ale altor galaxii din apropiere. Un alt cadru de referință este furnizat de fundalul cosmic cu microunde . Acest cadru de referință indică faptul că Calea Lactee se mișcă cu aproximativ 582 km /s. [5]

  • Soarele și sistemul solar

Calea Lactee se rotește în jurul centrul galactic dens , astfel soarele se mișcă într-un cerc în interiorul gravitației galaxiei . Departe de centru sau de marginea exterioară, viteza tipică stelară se situează între 210 și 240 km /s. Toate planetele și lunile lor se mișcă cu soarele. Astfel, sistemul solar se află intr-o continua miscare.[6]

  • Pământul

Pământul se rotește sau se rotește în jurul axei sale , acest lucru fiind evidențiat zi și noapte , la ecuator pământul avand o viteză spre est de 0.4651 km / s (1040 mi / h). Pământul orbitează în jurul Soarelui într-o revoluție orbitală . O orbită completă în jurul soarelui durează un an sau aproximativ 365 de zile; aceasta înseamnă o viteză de aproximativ 30 km / s (67.000 mi / h). [7]

  • Continentele

Teoria tectonicii plăcii ne spune că continentele se deplasează pe curenții de convecție din interiorul mantalei, determinându-i să se deplaseze pe suprafața planetei la o viteză lentă de aproximativ 2,5 cm (1 inch) pe an. Cu toate acestea, viteza plăcilor variază foarte mult. Plăcile cu cea mai rapidă mișcare sunt plăcile oceanice, cu placa Cocos avansând la o rată de 75 mm / an (3,0 in / an), iar placa Pacific se deplasează cu 52-69 mm / an (2,1-2,7 in / an ). La cealaltă extremă, placa cea mai lentă este Placa Eurasiană, progresând la o rată tipică de aproximativ 21 mm / an (0,8 in / an).[8][9][10]

  • Organismul intern

Inima umană se contractă în mod constant pentru a muta sânge în tot corpul. Prin intermediul venelor și arterelor mai mari din organism, s-a descoperit că sângele se deplasează la aproximativ 0,33 m / s. Deși există variante considerabile și fluxurile de vârf ale venei cavae au fost găsite între 0,1 m / s și 0,45 m / s. Cele mai netede mușchii de interne goale organe sunt în mișcare. Cea mai cunoscută ar fi peristaltismul, în cazul în care alimentele digerate sunt forțate în întregul tract digestiv.Deși diferite alimente se deplasează prin corp la rate diferite, o viteză medie prin intestinul subțire uman este de 2,16 m / h (0,036 m / s). De obicei, sunetul este audibil la un moment dat, când vibrația acestor unde sonore ajunge la tamburul urechii, se mișcă ca răspuns și permite sentimentul de auz . Sistemul limfatic uman este în mișcare în mod constant în exces de lichide , lipide și produse legate de sistemul imunitar în jurul corpului. S-a descoperit că fluidul limfatic se deplasează printr-un capilar limfatic al pielii la aproximativ 0,0000097 m / s. [11]

  • Celule

Celulele corpului uman au multe structuri care se deplasează de-a lungul ei. Trasarea citoplasmatică este o modalitate prin care celulele deplasează substanțe moleculare în întreaga citoplasmă . Diferitele proteine ​​motorice funcționează ca motoare moleculare într-o celulă și se deplasează de-a lungul suprafeței diferitelor substraturi celulare cum ar fi microtubulele . Proteinele cu motor sunt de obicei alimentate prin hidroliza de adenozin trifosfat (ATP), și transformă energia chimică în lucru mecanic. S-a descoperit că veziculele propulsate de proteinele motorii au o viteză de aproximativ 0,00000152 m / s. [12]

  • Particule

Conform legilor termodinamicii , toate particulele de materie sunt în mișcare aleatorie constantă, atâta timp cât temperatura este peste zero absolută . Astfel moleculele și atomii care alcătuiesc corpul uman vibrează, se ciocnesc și se mișcă. Această mișcare poate fi detectată ca temperatură; temperaturi mai ridicate, care reprezintă o energie cinetică mai mare în particule, se simt calde pentru oameni care simt energia termică care se transferă de la obiect, fiind atins de nervii lor. În mod similar, atunci când sunt atinse obiecte cu temperaturi mai scăzute, simțurile percep transferul căldurii departe de corp ca senzație de frig. [13]

  • Particule subatomice

În interiorul fiecărui atom, există electroni într-o zonă în jurul nucleului. Această zonă este numită norul de electroni . Conform modelului atomului lui Bohr , electronii au o viteză mare , iar cu cât nucleul pe care îl orbitează, cu atât mai repede vor trebui să se miște. Dacă electronii "se mișcă" în jurul norului de electroni în căi stricte, planetele pe orbita soarelui, atunci electronii ar trebui să facă acest lucru la viteze care depășesc cu mult viteza luminii. Cu toate acestea, nu există niciun motiv că trebuie să ne limităm la această concepție strictă, că electronii se mișcă pe căi în același fel în care fac obiectele macroscopice. Mai degrabă se poate conceptualiza electronii ca fiind "particule" care există capricios în limitele norului de electroni. În interiorul nucleului atomic , protonii și neutronii se deplasează, probabil, în jurul acestuia, datorită repulsiei electrice a protonilor și a prezenței momentului angular al ambelor particule. [14]

Luminii solare ii ia aproximativ 8 minute și 17 secunde pentru a călători distanța medie de la suprafața Soarelui pe Pământ .
  • Lumina

Articolul principal: 'Viteza luminii


Lumina se propagă la 299.792.458 m /s, adesea aproximativ 299.792 kilometri pe secundă sau 186.282 mile pe secundă. Viteza luminii (sau c ) este și viteza tuturor particulelor fără masă și a câmpurilor asociate într-un vid și este limita superioară a vitezei cu care energia, materia și informația pot călători. Viteza luminii este limita vitezei pentru sistemele fizice.În plus, viteza luminii este o cantitate invariabilă: are aceeași valoare, indiferent de poziția sau de viteza observatorului. Această proprietate face viteza luminii 'c unitatea de măsurare naturală pentru viteză.

Tipuri de mișcare[modificare | modificare sursă]

  • Propunere armonică simplă - (de exemplu, cea a unui pendul ).
  • Mișcarea liniară - mișcare care urmează unei căi liniare drepte și a cărei deplasare este exact aceeași cu traiectoria acesteia .
  • Mișcarea reciprocă (de exemplu, vibrații)
  • Mișcare aleatorie (de ex. Vibrații)
  • Miscarea Brownian (adică mișcarea aleatorie a particulelor)
  • Mișcarea circulară (de exemplu, orbitele planetelor)
  • Mișcarea rotativă - o mișcare despre un punct fix. (de exemplu, roata Ferris ).
  • Mișcarea curbilinie - Este definită ca mișcarea de-a lungul unei căi curbe care poate fi plană sau în trei dimensiuni.
  • Miscarea rotativa
  • Mutarea prin mișcare - (ca pe roata unei biciclete)
  • Oscilație - (oscilație dintr-o parte în alta)
  • mișcare vibratorie
  • Mișcări combinate (sau simultane) - combinarea a două sau mai multe mișcări enumerate mai sus
  • Proiecția mișcării - mișcare orizontală uniformă + mișcare verticală accelerată
  • Miscarea mișcării proiectilelor
  • mișcare circulară (aceasta este o mișcare care se mișcă într-o rundă de corp, de exemplu luna și pământul)
  • Mișcare liniară

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Wahlin, Lars (). „9.1 Relative and absolute motion”. The Deadbeat Universe (PDF). Boulder, CO: Coultron Research. pp. 121–129. ISBN 0-933407-03-3. Accesat în . 
  2. ^ Newton's "Axioms or Laws of Motion" can be found in the "Principia" on page 19 of volume 1 of the 1729 translation.
  3. ^ Safkan, Yasar. „Question: If the term 'absolute motion' has no meaning, then why do we say that the earth moves around the sun and not vice versa?”. Ask the Experts. PhysLink.com. Accesat în . 
  4. ^ Hubble, Edwin, "A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae" (1929) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Volume 15, Issue 3, pp. 168–173 (Full article, PDF)
  5. ^ Kogut, A.; Lineweaver, C.; Smoot, G. F.; Bennett, C. L.; Banday, A.; Boggess, N. W.; Cheng, E. S.; de Amici, G.; Fixsen, D. J.; Hinshaw, G.; Jackson, P. D.; Janssen, M.; Keegstra, P.; Loewenstein, K.; Lubin, P.; Mather, J. C.; Tenorio, L.; Weiss, R.; Wilkinson, D. T.; Wright, E. L. (). „Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps”. Astrophysical Journal. 419: 1. arXiv:astro-ph/9312056Accesibil gratuit. Bibcode:1993ApJ...419....1K. doi:10.1086/173453. 
  6. ^ Imamura, Jim (). „Mass of the Milky Way Galaxy”. University of Oregon. Arhivat din original la . Accesat în . 
  7. ^ Williams, David R. (). „Earth Fact Sheet”. NASA. Accesat în . 
  8. ^ Staff. „GPS Time Series”. NASA JPL. Accesat în . 
  9. ^ Huang, Zhen Shao (). Glenn Elert, ed. „Speed of the Continental Plates”. The Physics Facebook. Accesat în . 
  10. ^ Meschede, M.; Udo Barckhausen, U. (). „Plate Tectonic Evolution of the Cocos-Nazca Spreading Center”. Proceedings of the Ocean Drilling Program. Texas A&M University. Accesat în . 
  11. ^ Wexler, L.; D H Bergel; I T Gabe; G S Makin; C J Mills (). „Velocity of Blood Flow in Normal Human Venae Cavae”. Circulation Research. 23 (3): 349–359. doi:10.1161/01.RES.23.3.349. 
  12. ^ Hill, David; Holzwarth, George; Bonin, Keith (). „Velocity and Drag Forces on motor-protein-driven Vesicles in Cells”. American Physical Society, the 69th Annual Meeting of the Southeastern. abstract. #EA.002. Bibcode:2002APS..SES.EA002H. 
  13. ^ Temperature and BEC. Physics 2000: Colorado State University Physics Department
  14. ^ Chapter 2, Nuclear Science- A guide to the nuclear science wall chart. Berkley National Laboratory.