Mis on liikumine? Füüsikas tähendab see mõiste tegevust, mis viib keha asukoha muutumiseni ruumis teatud aja jooksul teatud võrdluspunkti suhtes. Vaatleme üksikasjalikum alt põhilisi füüsikalisi suurusi ja seadusi, mis kirjeldavad kehade liikumist.
Koordinaadisüsteemi ja materiaalse punkti mõiste
Enne kui asuda analüüsima küsimust, mis on liikumine, on vaja defineerida mõned põhimõisted.
Üks neist mõistetest on materiaalne punkt. Füüsikas käsitletakse sageli juhtumeid, kus keha kuju ja mõõtmed ei oma tähtsust, kuna need on tühised võrreldes selle läbitud vahemaadega. Kui vaadeldava objekti geomeetrilised mõõtmed ei ole ülesande lahendamiseks olulised, öeldakse, et tegemist on materiaalse punktiga.
Teine oluline mõiste liikumise kirjeldamisel on koordinaatsüsteem, mille kohaselt arvude ja telgede hulk peaks üheselt määrama materiaalse punkti asukoha ruumis.
Liikumist kirjeldavad kogused
Füüsika haru, mis uurib liikuvate objektide käitumist, nimetatakse kinemaatikaks. Kinemaatikas vaadeldakse sageli materiaalse punkti liikumisi. Teades, mis on liikumine, tuleks loetleda peamised elemendid, mis on sellega otseselt seotud:
- Trajektoor – mõtteline joon ruumis, mida mööda keha liigub. See võib olla sirge, paraboolne, elliptiline ja nii edasi.
- Tee (S) – see on vahemaa, mille materiaalne punkt oma liikumise käigus läbib. SI teed mõõdetakse meetrites (m).
- Kiirus (v) – füüsikaline suurus, mis määrab, kui kaugele ainepunkt ajaühikus läbib. Mõõdetud meetrites sekundis (m/s).
- Kiirendus (a) – väärtus, mis kirjeldab materiaalse punkti liikumiskiiruse muutumist. Seda väljendatakse SI-des m/c2.
- Liikumise aeg (t).
Liikumisseadused. Nende matemaatiline sõnastus
Olles välja selgitanud, mis on liikumine ja millised suurused seda määravad, saame kirjutada tee jaoks avaldise: S=vt. Selle võrrandiga kirjeldatud liikumist nimetatakse ühtlaseks sirgjooneliseks. Kui materiaalse punkti kiirus muutub, tuleb tee valem kirjutada järgmiselt: S=v0t+at2 /2, siin nimetatakse kiirust v0 algseks (hetkel t=0). Igal muul ajal t määratakse materiaalse punkti kiirus valemiga: v=v0 + at. Seda tüüpi liikumist nimetatakse sirgjooneliseks ühtlaselt kiirendatud liikumiseks.(ühtlaselt aeglane).
Vaatatavad valemid on üsna lihtsad, kuna neid kasutatakse sirgjoonelise liikumise jaoks. Looduses liiguvad objektid sageli mööda kõverjoonelisi radu. Nendel juhtudel on oluline arvestada kiiruse ja kiirenduse vektoromadustega. Näiteks üks lihtsamaid liikumisi mööda kõverat rada on materiaalse punkti liikumine mööda ringi. Sel juhul võetakse kasutusele tsentripetaalse kiirenduse mõiste, mis määrab muutuse mitte kiirusmoodulis, vaid selle suunas. See kiirendus arvutatakse järgmise valemiga: a=v2/R, kus R on ringi raadius.
Liikumise näited
Olles tegelenud küsimusega, mis on liikumine, on selguse huvides kasulik tuua mõned näited igapäevaelust ja loodusest.
Autoga sõiduteel liikumine, jalgrattaga sõitmine, palli hüppamine murul, laevaga meres hõljumine, lennukiga lendamine taevas, suusataja laskumine lumisel mäeküljel, sprinter, kes jookseb spordis võistlus on kõik näited objektide liikumisest igapäevaelus.
Planeetide pöörlemine ümber Päikese, kivi kukkumine maapinnale, puude lehtede ja okste võnkumine tuule mõjul, elustiku kudesid moodustavate rakkude liikumine organismid ja lõpuks aatomite ja molekulide termiline kaootiline liikumine on näited loodusobjektide liikumisest.
Kui läheneda küsimusele filosoofilisest vaatenurgast, siis tuleb öelda, et liikumine on olemise põhiomadus, kuna kõik, mis meie ümber eksisteerib,on pidevas liikumises ja muutumises.
