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Die Physik umfasst sehr viele Themen, aber im Kern geht es darum, wie sich die Dinge bewegen. Auf der "Makro" -Ebene (in Bezug auf alltägliche und sichtbare Dinge im Gegensatz zu "Mikro" - oder atomaren und subatomaren Phänomenen) klassifizieren viele Physiker und Ingenieure Bewegung in vier Grundtypen: linear, rotierend, hin- und hergehend und oszillierend. Maschinen mit beweglichen Teilen weisen eines oder mehrere davon auf.
Beachten Sie, dass diese nicht mit Hard-Fast zu verwechseln sind Rechtsvorschriften der Bewegung; Sie werden in vielen Konventionen akzeptiert, stellen jedoch keineswegs verkleidete Kategorien dar. Astronomen diskutieren beispielsweise häufig über Bewegung in Bezug auf Revolution, Rotation, kosmische Expansion und Umlaufsysteme. Die vier Arten der mechanischen Bewegung sind dennoch ein guter Ausgangspunkt, um zu lernen, wie die Dinge im physischen Raum auf völlig vertraute Weise von einem Punkt zum anderen gelangen.
Lineare (translatorische) Bewegung
Lineare Bewegung, manchmal allgemein als translatorische Bewegung bezeichnet, ist einfach das Verschieben eines Objekts von einem Punkt im Raum zu einem anderen. Schematisch kann in einem typischen Graphen mit x- und y-Achse, wenn sich ein Punkt vom Ursprung bei (0, 0) zum Punkt (3, 4) verschiebt, der Satz von Pythagoras verwendet werden, um zu zeigen, dass der Punkt 5 durchlaufen hat Einheiten der linearen Bewegung (die Quadratwurzel von 32 + 42 ist 5). Ein Pfeil, der von einem Bogen geschossen wird, erfährt lineare Bewegung.
Viele Objekte erfahren gleichzeitig mehr als eine Art von Bewegung, wobei die vorherrschende Form als Gesamtbeschreibung verwendet wird. Zum Beispiel hat ein Baseball, der von einem Pitcher zu dem 60 Fuß entfernten Catcher geworfen wurde, eine Translationsbewegung durchlaufen, aber der Ball hat sich wahrscheinlich einige Male auf seinem Weg von dem Pitcherhügel zu der Heimplatte gedreht.
Rotationsbewegung
Wenn sich etwas dreht, dreht es sich grob gesagt im Kreis. Ein Kind, das an einer Stelle auf einem Spielplatz steht und sich im Kreis dreht, bis es seinen ursprünglichen Startpunkt erreicht, hat eine Rotationsbewegung durchlaufen, muss jedoch den Kreis nicht schließen, damit dies wahr ist. Der entscheidende Punkt ist, dass sich ihr Körper um eine genau definierte geometrische Achse gedreht hat - in diesem Fall eine, die von der Oberseite ihres Kopfes bis zum Boden zu ihren Füßen verläuft.
Rotation ist das Fundament des Autotransports. Damit ein Auto als Ganzes von beispielsweise New York City nach Los Angeles übersetzt werden kann, müssen sich seine Räder um die Achsen des Autos drehen, und viele der inneren Teile des Verbrennungsmotors des Autos drehen sich, während sie arbeiten. Die Erde selbst dreht sich fast alle 24 Stunden um ihre eigene Achse zwischen Nord- und Südpol.
Hubbewegung
Die Hin- und Herbewegung hängt mit anderen Bewegungsformen zusammen, insbesondere der oszillierenden Bewegung. Bei dieser Form der Bewegung wird ein Objekt in eine Richtung verschoben oder linear bewegt und dann auf demselben Weg in die entgegengesetzte Richtung zurück, bis es an seinen Ausgangspunkt zurückkehrt. Der Zyklus wird dann wiederholt. Ein Beispiel ist eine Motorsäge. Ein weniger offensichtliches Beispiel ist eine Person, die zur Arbeit fährt und dann ungefähr acht Stunden später auf derselben Route nach Hause fährt und dies dann Tag für Tag wiederholt. Dies mag sehr unterschiedlich erscheinen, aber in Wirklichkeit unterscheiden sie sich nur in der Zeit- und Entfernungsskala. Die Säge bewegt sich möglicherweise nur um eine Amplitude von einem halben Meter und bewegt sich mehrmals pro Sekunde über den gesamten Ein- und Ausfahrweg, während ein Pendler zweimal täglich 20 Meilen zurücklegt.
Oszillierende Bewegung
Dinge, die sich in einer Hin- und Herbewegung bewegen, aber Elemente einer Drehbewegung wie Schwingen aufweisen, werden als oszillierend bezeichnet. Ein klassisches Beispiel ist ein Pendel, das von einem festen Befestigungspunkt aus schwingt und einen Bogen nachzeichnet. Ein Sprinkler oder ein oszillierender Lüfter tun dasselbe, mit der Ausnahme, dass diese in einer horizontalen Ebene und nicht in einer vertikalen Ebene oszillieren und von Motoren und nicht von der Schwerkraft angetrieben werden.
Stellen Sie sich der Vollständigkeit halber einen Sprinkler dieser Art vor, der auf der Rückseite eines Wagens montiert ist, der auf einer 50-Meter-Strecke vor und zurück einen Bogen von 120 Grad zurücklegt. Dieses Gerät verfügt über leicht identifizierbare translatorische, rotatorische, hin- und hergehende und oszillierende Bewegungsformen, und die meisten sich in der Realität bewegenden Objekte weisen mehr als eine Bewegungsform auf, wenn sie sich bewegen.