מהי תנועה? בפיזיקה, מושג זה פירושו פעולה המובילה לשינוי במיקומו של גוף במרחב על פני פרק זמן מסוים ביחס לנקודת התייחסות מסוימת. הבה נבחן ביתר פירוט את הכמויות והחוקים הפיזיקליים הבסיסיים המתארים את תנועת הגופים.
המושג של מערכת קואורדינטות ונקודה מהותית
לפני שממשיכים לניתוח השאלה מהי תנועה, יש צורך להגדיר כמה מושגי יסוד.
אחד מהמושגים האלה הוא נקודה מהותית. בפיזיקה, במקרים רבים נחשבים מקרים שבהם הצורה והממדים של הגוף אינם חשובים, מכיוון שהם זניחים בהשוואה למרחקים שעברו. כאשר הממדים הגיאומטריים של האובייקט הנבדק אינם חשובים לפתרון הבעיה, אומרים שזו נקודה חומרית.
מושג חשוב נוסף לתיאור תנועה הוא מערכת הקואורדינטות, שמתחתיה קבוצה של מספרים וצירים אמורה לקבוע באופן חד משמעי את מיקומה של נקודה חומרית במרחב.
כמויות המתארות תנועה
ענף הפיזיקה החוקר התנהגות של עצמים נעים נקרא קינמטיקה. בקינמטיקה, תנועות של נקודה חומרית נחשבות לעתים קרובות. לדעת מהי תנועה, צריך לרשום את המרכיבים העיקריים הקשורים אליה ישירות:
- מסלול - קו דמיוני במרחב שלאורכו נע הגוף. זה יכול להיות ישר, פרבולי, אליפטי וכן הלאה.
- נתיב (S) - זהו המרחק שעוברת נקודה חומרית בתהליך תנועתה. נתיב ה-SI נמדד במטרים (מ').
- Speed (v) - גודל פיזי שקובע כמה רחוק עוברת נקודה חומרית ליחידת זמן. נמדד במטרים לשנייה (m/s).
- האצה (א) - ערך המתאר את השינוי במהירות התנועה של נקודה חומרית. זה מבוטא ב-SI ב-m/c2.
- זמן תנועה (t).
חוקי התנועה. הניסוח המתמטי שלהם
לאחר שהבנו מהי תנועה ואיזה כמויות קובעות אותה, נוכל לכתוב ביטוי לנתיב: S=vt. התנועה המתוארת במשוואה זו נקראת אחיד ישר. אם מהירות נקודת החומר משתנה, יש לכתוב את הנוסחה עבור הנתיב כך: S=v0t+at2 /2, כאן המהירות v0 נקראת ראשונית (בזמן t=0). בכל זמן אחר t, המהירות של נקודה חומרית נקבעת על ידי הנוסחה: v=v0 + at. סוג זה של תנועה נקרא מואצת ישרה אחידה.(איטי שווה).
הנוסחאות הנחשבות פשוטות למדי, מכיוון שהן משמשות לתנועה ישר. בטבע, חפצים נעים לעתים קרובות בשבילים עקומים. במקרים אלו, חשוב לקחת בחשבון את התכונות הווקטוריות של מהירות ותאוצה. לדוגמה, אחת התנועות הפשוטות לאורך נתיב מעוקל היא תנועה של נקודה חומרית לאורך מעגל. במקרה זה, המושג תאוצה צנטריפטית מוצג, הקובע את השינוי לא במודול המהירות, אלא בכיוון שלו. תאוצה זו מחושבת על ידי הנוסחה: a=v2/R, כאשר R הוא רדיוס המעגל.
דוגמאות לתנועה
לאחר שעסקתי בשאלה מהי תנועה, כדאי לתת כמה דוגמאות בחיי היום יום ובטבע לצורך הבהירות.
להזיז מכונית על כביש, לרכוב על אופניים, לקפוץ כדור על מדשאה, להרחיב ספינה בים, להטיס מטוס בשמיים, גולש סקי יורד על צלע הר מושלג, אצן רץ בספורט תחרות הן כולן דוגמאות לתנועה של חפצים בחיי היומיום.
סיבוב כוכבי הלכת סביב השמש, נפילת אבן לקרקע, תנודת העלים והענפים של העצים בהשפעת הרוח, תנועת התאים המרכיבים את רקמות החיים אורגניזמים, ולבסוף, התנועה הכאוטית התרמית של אטומים ומולקולות הן דוגמאות לתנועה של עצמים טבעיים.
אם ניגשים לנושא מנקודת מבט פילוסופית, אז צריך לומר שתנועה היא תכונה יסודית של ההוויה, שכן כל מה שקיים סביבנו,נמצא בתנועה ושינוי מתמידים.
