Mehaaniline liikumine (0)

h1> Mehaaniline liikumine
Liikumine ehk mehhaaniline liikumine on kehade või osakeste asukoha pidev muutumine ajas. Lokaalselt iseloomustab liikumist kiirus ja globaalset saab seda kirjeldada trajektoori abil. Mehaanilise liikumise kirjeldamiseks kasutatakse mitmeid mõisteid.
Trajektoor on keha või punkti (keha osa või punktmassi) teekond liikumisel ruumis või tasandil. Trajektoori kuju järgi saab liikumist liigitada sirgjooneliseks, kõverjooneliseks, ringjooneliseks jne. Looduses esineb sirgjoonelist liikumist harva, tavaliselt on sirgjooneline vaid mõni osa trajektoorist. Trajektoori pikkust, mille keha läbib mingi ajavahemiku jooksul nimetatakse teepikkuseks. Näiteks kahurist tulistatud kuuli trajektoor vaakumis on raskusjõu mõjul parabooli kujuga.
Liikumise suhtelisus
Tänapäeva füüsikas võetakse asukoha mõõtmisel aluseks kindel vaatleja kindlas taustsüsteemis (koordinaadistikus koos kellaga aja mõõtmiseks) ning liikumist vaadeldakse ainult sääraselt fikseeritud taustsüsteemi suhtes. Sellega järgitakse relatiivsusprintsiipi, millest tuleneb, et ei ole olemas absoluutset liikumist. Et absoluutselt liikumatut taustsüsteemi ei ole olemas, siis on iga mehaaniline liikumine suhteline.
Liikumise kiirus
Kiiruse absoluutväärtuse mõõtühik SI-süsteemis on meeter sekundis. Kiirust mõõdetakse ning liikumist iseloomustatakse osalt selle kaudu, kui suur vahemaa läbitakse kindla ajavahemiku jooksul. Et liikumine võib toimuda eri suundades ning liikumise suund võib muutuda, siis on liikumise iseloomustamiseks tarvis teada ka liikumise suunda. Sellepärast on kiirus mehhaanikas vektoriaalne suurus, mis on iseloomustatav kolme koordinaadiga. Sirgjoonelise liikumise puhul võib piirduda ühe koordinaadiga, nagu tegemist oleks skalaariga. Et liikumise kiirus üldjuhul muutub, siis iseloomustatakse seda kas keskmise kiiruse või hetkkiiruse kaudu.
Keha liikumine ja materiaalse punkti liikumine
Igal kehal on mõõtmed: keha eri osad paiknevad eri kohtades ruumis. Seetõttu liiguvad keha liikumisel selle eri osad üldjuhul erinevalt. Seda tuleb keha liikumise kirjeldamisel arvestada. Paljudes mehhaanika ülesannetes võib keha eri osade asukoha erinevuse arvestamata jätta. Kui keha mõõtmed on väikesed võrreldes kaugusega teistest kehadest, võib keha liikumist vaadelda nii, nagu liiguks üksainus punkt Niiviisi tehakse näiteks siis, kui uuritakse planeetide liikumist ümber Päikese. Kui keha kõik osad liiguvad ühtemoodi , siis sellist liikumist nimetatakse kulgliikumiseks. Ka kulgliikumise puhul võib keha liikumist vaadelda materiaalse punkti liikumisena, sest liikumise iseloom ei olene sellest, keha millise osa liikumist vaadeldakse.
Sirg - ja kõverjooneline liikumine
Punktmassi sirgjoonelisel liikumisel võivad muutuda kiirusvektori moodul ja suund, kuna siht jääb samaks. Kõverjoonelisel liikumisel võib muutuda ka kiirusvektori siht.
Kulg- ja pöördliikumine
Jäiga keha niisugust mehaanilist liikumist, mille puhul keha kõigi punktide trajektoorid on paralleelsed ja kujult ühesugused, nimetatakse kulgliikumiseks ehk translatoorseks liikumiseks. Kui keha kõik punktid liiguvad mööda ringjooni, mille keskpunktid asetsevad ühel ja samal liikumatul sirgel, siis on tegemist mehaanilise liikumisega, mida nimetatakse pöördliikumiseks ehk rotatoorseks liikumiseks. Üldjuhul koosneb jäiga keha mehaaniline liikumine kulg- ja pöördliikumisest.
Liikumiste liitmine
Et keha või masspunkt liigub mingis keskkonnas, mis ise samuti liigub, siis väljaspool seda keskkonda asuv vaatleja jälgib keha liikumist, mida nimetatakse liitliikumiseks. Kui vaatleja jälgib keha või masspunkti, mis osaleb mitmes liikumises korraga, täheldab ta ühtset liikumist mööda kindlat trajektoori. Liitliikumises osaleva keha asukoha saab määrata liikumiste sõltumatuse printsiiibi ehk liikumiste liitmise printsiibi ehk liikumiste superpositsiooniprintsiibi alusel. See printsiip ütleb: Keha (või punktmass ) asukoht mis tahes hetkel on määratud nii, nagu see keha (või punktmass) sooritaks kõiki osaliikumisi üksteisest sõltumatult. Liitliikumise näiteks on ka vastuvoolu liikuva paadi liikumine jões, mis kannab paati pärivoolu. Sel juhul liituvad paadi liikumine veepinna suhtes ning jõevee voolamine . Seda superpositsiooniprintsiipi kasutatakse väga tihti selleks, et lahutada mingi liikumine osaliikumisteks valitud sihtides.
Klassikaline mehhaanika
Kuni 19. sajandi lõpuni olid Isaac Newtoni poolt teoses "Loodusfilosoofia printsiibid" aksioomide või postulaatidena sõnastatud liikumisseadused füüsika aluseks. Nendel seadustel põhinevat mehhaanikat nimetatakse tänapäeval klassikaliseks mehhaanikaks ehk Newtoni mehhaanikaks. Klassikalisel mehhaanikal põhinevad liikuvate kehade trajektooride ja jõudude arvutused olid väga edukad , kuni füüsikutel tekkis võimalus mõõta ja vaadelda väga kiireid füüsikalisi nähtusi.
Relativistlik mehhaanika
Väga suurte kiiruste puhul ei anna klassikalise füüsikal põhinevad arvutused enam õigeid tulemusi. Selle asemel kasutatakse Albert Einsteini relatiivsusteooriat. Väikeste kiiruste puhul jääb relatiivsusteooria ja klassikalise füüsika vaheline erinevus mõõtmisvea piiresse, mistõttu kasutatakse Newtoni mehhaanikat, mille arvutused on lihtsamad. Valguse kiirusest palju väiksemate kiiruste korral võib liikuva keha massi ja pikkust lugeda konstantseks. Valguse kiiruse lähedaste kehade (näiteks elektronide) liikumist kirjeldab erirelatiivsusteooria. Mass ja pikkus muutuvad Lorentzi teisenduste järgi.
Liikumise põhjused
Liikumise iseloomu muutumise põhjustena vaadeldakse füüsikas jõude. Liikumise põhjustega tegelev mehhaanika haru on dünaamika. Kinemaatika uurib liikumist põhjustele tähelepanu pööramata.
Liikumise tüüpe
Kulgliikumine
Sirgjooneline liikumine
Ühtlane sirgjooneline liikumine
Ühtlaselt kiirenev sirgjooneline liikumine
Mitteühtlane liikumine
Mitteühtlane sirgjooneline liikumine
Lihtne harmooniline liikumine
Kõverjooneline liikumine
Ringliikumine
Ühtlane ringliikumine
Ühtlaselt kiirenev ringliikumine
Mitteühtlane ringliikumine
Paraboolne liikumine
Pöördliikumine, pöörlemine
Perioodiline liikumine
Vaba langemine
Tasapinnaline liikumine
Ruumiline liikumine