Ruch

Ruch można zdefiniować jako zmianę położenia pewnego obiektu względem innego, dowolnie wybranego obiektu (ciała) lub układu tych obiektów, które nazywamy układem odniesienia. To jedno z najpowszechniej występujących zjawisk w przyrodzie. Brak ruchu to spoczynek.

Względność ruchu

Ruch, a także spoczynek jest względny. Oznacza to, że jego opis zależy od układu odniesienia, jaki przyjmiemy. Względność ruchu zauważył już Galileusz, który stwierdził, że ciało w jednym układzie odniesienia może spoczywać, a w drugim być w ruchu. To właśnie Galileusz sformułował jako pierwszy zasadę względności ruchu.

Aby opisywać ruch, zawsze konieczny jest wybór układu odniesienia!

Wybór układu odniesienia jest dowolny. Zawsze jednak staramy się tak dobrać układ odniesienia, aby opis ruchu był możliwie najprostszy.

Zapamiętaj

Ruch — zmiana położenia ciała względem układu odniesienia

Ruch jest względny.

Ruch postępowy to ruch, w którym wszystkie punkty ciała poruszają się w danej chwili z taką samą prędkością i takim samym przyspieszeniem. Podczas tego ruchu orientacja ciała w przestrzeni nie zmienia się.

Ruch obrotowy to ruch, w którym wszystkie punkty danego ciała poruszają się po współśrodkowych okręgach.

Rodzaje ruchu

Istnieje wiele rodzajów ruchu. Przyjmuje się też różne kryteria klasyfikacji ruchu. Oto niektóre z nich.

Ruch postępowy

Ruch postępowy to rodzaj ruchu ciała (bryły sztywnej), w którym wszystkie punkty ciała poruszają się w danej chwili z taką samą prędkością i takim samym przyspieszeniem. Podczas tego ruchu orientacja ciała w przestrzeni nie zmienia się — odcinek łączący dowolne dwa punkty pozostaje równoległy do swojego początkowego położenia.

W ruchu postępowym wektory prędkości wszystkich punktów ciała są w każdej chwili jednakowe — mają ten sam kierunek, zwrot i długość. To najważniejsza cecha tego rodzaju ruchu.

Kluczowe cechy ruchu postępowego

Brak obrotu — ciało nie obraca się wokół własnej osi — jego orientacja w przestrzeni pozostaje stała.
Jednakowe prędkości punktów — w każdej chwili wszystkie punkty bryły mają identyczne wektory prędkości i przyspieszenia.
Równoległe przemieszczenie — dowolny wektor narysowany na ciele zachowuje swój kierunek i zwrot.
Tory punktów — wszystkie punkty poruszają się po jednakowo ukształtowanych torach, przesuniętych względem siebie.

Przykłady ruchu postępowego

wagon kolejowy jadący po prostym torze,
szuflada wysuwana z biurka,
pudełko zsuwające się po równi pochyłej bez obracania się.

Ruch postępowy może być:

prostoliniowy — gdy tor ruchu jest linią prostą,
krzywoliniowy — gdy tor jest krzywą, np. podczas ruchu wagonika kolejki górskiej na zakręcie.

Ruch obrotowy

Ruch obrotowy to taki rodzaj ruchu, w którym wszystkie punkty danego ciała poruszają się po okręgach współśrodkowych.

W ruchu obrotowym punkty położone dalej od osi poruszają się z większą prędkością liniową niż punkty znajdujące się bliżej osi. Wektory prędkości różnych punktów mają więc zazwyczaj różne kierunki i długości. Wszystkie punkty bryły mają jednak w danej chwili taką samą prędkość kątową ω.

Kluczowe cechy ruchu obrotowego

Zmiana orientacji ciała — bryła stale obraca się względem osi obrotu.
Ruch po okręgach — każdy punkt ciała zakreśla okrąg wokół osi obrotu.
Różne prędkości liniowe punktów — im dalej punkt znajduje się od osi, tym większa jest jego prędkość liniowa.
Wspólna prędkość kątowa — wszystkie punkty bryły obracają się z tą samą prędkością kątową ω.

Przykłady ruchu obrotowego

obracające się koło roweru,
wskazówki zegara,
wirujący wentylator,
płyta gramofonowa obracająca się wokół własnej osi.

Inne rodzaje ruchu

Inne klasyfikacje dzielą ruch na prostoliniowy i krzywoliniowy, jednostajny (o stałej prędkości) i zmienny. Wszystkie te rodzaje będą omawiane w dalszej części kursu.

Na co dzień jednak spotykamy się z ruchem złożonym, który jest złożeniem wielu rodzajów ruchu.