Mechanický pohyb

Toto je článok o fyzikálnych pohyboch. O pojme z demografie pozri mechanický pohyb obyvateľstva.

Mechanický pohyb alebo len pohyb, vo väčšine kontextov aj pohyb telesa, je zmena miesta resp. polohy (v širšom zmysle aj zmena veľkosti a tvaru) telesa alebo (väčšej) časti telesa v priestore v priebehu času vzhľadom na nejaké iné, tzv. vzťažné teleso; spomínané teleso resp. časť telesa môže byť aj len hmotný bod alebo sústava hmotných bodov. Inak povedané: mechanický pohyb je to, čo je hlavným predmetom skúmania odboru nazývaného mechanika (čiastočne okrem kvantovej mechaniky). Mechanický pohyb je najjednoduchšia a najmenej abstraktná forma pohybu.[1][2][3][4][5][6]

Niekedy je mechanický pohyb klasifikovaný ako jedna z foriem pohybu hmoty (popri fyzikálnom pohybe, chemickom pohybe atď.).[7] Okrem toho sa ojedinele ako mechanický pohyb označuje akákoľvek zmena miesta, t. j. aj napr. zmena miesta molekuly.[8]

Vzťažná sústava

Pohyb každého telesa vo fyzike vždy opisujeme vzhľadom na iné teleso, ktoré nazývame vzťažné teleso (referenčné teleso). Aby sa dal pohyb matematicky opísať, je nutné so vzťažným telesom spojiť aj sústavu súradníc a stanoviť spôsob merania času v tejto sústave. Výsledok tohto spojenia, teda vzťažné teleso spojené so sústavou súradníc a dohodnutým spôsobom merania času, nazývame vzťažná sústava (referenčná sústava). Keďže pohyb závisí od voľby vzťažného telesa, hovoríme, že pohyb je vždy relatívny.[1][2]

Zjednodušenia analýzy

Na úplný opis mechanického pohybu telesa by bolo potrebné sledovať zmenu polohy (typicky zmenu súradníc) úplne všetkých častí telesa. To je ale často príliš zložité a/alebo nepotrebné. Na opis mechanického pohybu telies sa teda často používajú rôzne zjednodušenia (fyzikálne modely). Najjednoduchší model je nahradiť reálne teleso tzv. hmotným bodom (čiže úplne zanedbať rozmery daného telesa). Trochu zložitejší postup je nahradiť reálne teleso sústavou hmotných bodov. Ešte náročnejšie je nahradiť reálne teleso dokonale tuhým telesom (čiže zanedbať len deformovateľnosť daného telesa). Iná forma zjednodušenia je tzv. štatistická mechanika.[9][10][11]

Základné pojmy

Základné pojmy pri analýze mechanického pohybu sú uvedené v článku mechanika.

Druhy mechanických pohybov

Pre pohyb hmotného bodu

Podľa počtu rozmerov pri pohybe hmotného bodu:[12][13][14][15][16]

  • jednorozmerný priamočiary pohyb hmotného bodu[pozn 1]
  • rovinný pohyb (= dvojrozmerný pohyb) hmotného bodu
  • priestorový pohyb (= trojrozmerný pohyb) hmotného bodu

Podľa tvaru trajektórie pri pohybe hmotného bodu:[13][18]:

  • priamočiary pohyb hmotného bodu – t. j. pohyb hm. bodu po priamke (napr. bod vlaku na rovnej trati)
  • krivočiary pohyb hmotného bodu – t. j. pohyb hm. bodu po krivke:
    • kruhový pohyb hmotného bodu (= pohyb po kružnici, otáčavý pohyb hmotného bodu[19]) – t. j. pohyb hm. bodu po kružnici (napr. bod kyvadla)
    • všeobecný krivočiary pohyb hmotného bodu:
      • eliptický pohyb hmotného bodu – t. j. pohyb hm. bodu po elipse (napr. planéta okolo Slnka)
      • hyperbolický pohyb hmotného bodu – t. j. pohyb hm. bodu po hyberbole (napr. kométa v slnečnej sústave s vlastnou rýchlosťou)
      • parabolický pohyb hmotného bodu – t. j. pohyb hm. bodu po parabole, ide o hraničný prípad hyperbolického pohybu (napr. šikmý vrh)
      • iný pohyb hm. bodu

Alternatívne možno krivočiary pohyb hm. bodu deliť na rovinný krivočiary pohyb hm. bodu (kruhový, eliptický, hyperbolický, parabolický atď.) a priestorový krivočiary pohyb hm. bodu (napr. pohyb živočíchov).

Pre pohyb telesa iného než hmotný bod (t. j. typicky: pohyb dokonale tuhého telesa)

Podľa tvarov trajektórií bodov telesa pri pohybe telesa:[20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31]

  • posuvný pohyb(= translačný pohyb, translácia, postupný pohyb, staršie: posunutie, v strojárstve aj: posuvový pohyb) – pohyb, pri ktorom všetky body telesa opíšu zhodné trajektórie (je to rovinný alebo priestorový pohyb):
    • priamočiary posuvný pohyb (= priamočiary pohyb telesa) – t. j. body telesa sa pohybujú po rovnobežných priamkach
    • krivočiary posuvný pohyb – t. j. body telesa sa pohybujú po rovnobežných krivkách (nie priamkach)
      • kruhový pohyb telesa – t. j. body telesa sa pohybujú po zhodných kružniciach
      • iný posuvný pohyb
  • otáčavý pohyb (= točivý pohyb, rotačný pohyb, rotácia, otáčanie) telesa:
    • otáčavý pohyb telesa okolo priamky (= otáčavý pohyb telesa v užšom zmysle, rovinný otáčavý pohyb, otáčavý pohyb okolo pevnej/stálej osi otáčania) – t. j. teleso sa otáča okolo priamky (tzv. osi otáčania), t. j. všetky body telesa (okrem tých, ktoré sú prípadne na osi otáčania) opisujú v rovinách kolmých na túto os okolo nej sústredné kružnice (je to rovinný pohyb)
    • otáčavý pohyb telesa okolo bodu (= sférický pohyb, sférický otáčavý pohyb) – t. j. teleso sa otáča okolo jedného bodu, čiže body telesa (okrem tohto prípadného jedného bodu) sa pohybujú po koncentrických guľových plochách okolo tohto bodu (je to priestorový pohyb)
  • všeobecný pohyb telesa (= zložený pohyb telesa[pozn 2]) – t. j. pohyb telesa zložený z otáčavého a posuvného pohybu

Podľa počtu rozmerov pri pohybe telesa:

  • rovinný pohyb telesa – t. j. body telesa sa pohybujú vo vzájomne rovnobežných rovinách:
    • rovinný posuvný pohyb – napr. posúvanie knihy po stole; môže byť priamočiary a krivočiary
    • otáčavý pohyb telesa okolo priamky (= rovinný otáčavý pohyb, otáčavý pohyb v užšom zmysle) – napr. pohyb listu ventilátora
    • všeobecný rovinný pohyb telesa (= rovinný pohyb telesa v užšom zmysle) – napr. valenie sa kolesa po rovnej podložke
  • priestorový pohyb telesa – t. j. aspoň jeden bod telesa opisuje priestorovú krivku:
    • priestorový posuvný pohyb – napr. pohyb vystrelenej rakety (ktorá sa zároveň netočí); môže byť priamočiary a krivočiary
    • otáčavý pohyb telesa okolo bodu (= sférický pohyb, sférický otáčavý pohyb) – napr. pohyb zotrvačníka
    • všeobecný priestorový pohyb telesa (= priestorový pohyb telesa v užšom zmysle, všeobecný pohyb telesa (v užšom zmysle), najvšeobecnejší pohyb telesa) – napr. skrutkovitý pohyb (Poznámka: Každý všeobecný priestorový pohyb telesa sa dá opísať ako sled skrutkovitých pohybov[33])

Všeobecne

Podľa rýchlosti resp. zrýchlenia (podrobnejšie pozri v článku rýchlosť (fyzikálna veličina); veľké písmená A, B… za názvami tu slúžia na odlíšenie viacerých významov toho istého názvu):[18]
a) podľa veľkosti (vektora) rýchlosti (inak povedané: podľa dráhového zrýchlenia):

  • rovnomerný pohyb A (= pohyb s konštantnou veľkosťou rýchlosti) – t. j. veľkosť rýchlosti je konštantná (inak povedané: dráhové zrýchlenie je nulové)
  • nerovnomerný pohyb A (= pohyb s nekonštantnou veľkosťou rýchlosti, premenný pohyb A, zrýchlený/spomalený pohyb A) – t. j. veľkosť rýchlosti je nekonštantná (inak povedané: dráhové zrýchlenie je nenulové)
    • rovnomerne premenný pohyb A (= rovnomerne zrýchlený/spomalený pohyb A) – t. j. veľkosť rýchlosti je nekonštantná a je lineárnou funkciou časového intervalu (inak povedané: dráhové zrýchlenie je nenulové a konštantné)
    • nerovnomerne premenný pohyb A (= nerovnomerne zrýchlený/spomalený/zrýchlený a spomalený pohyb A, nerovnomerný pohyb B) – t. j. veľkosť rýchlosti je nekonštantná a nie je lineárnou funkciou časového intervalu (inak povedané: dráhové zrýchlenie je nenulové a nekonštantné)

b) podľa (vektora) zrýchlenia:

  • pohyb bez zrýchlenia (= nezrýchlený pohyb, pohyb s konštantnou (vektorovou) rýchlosťou, nevhodne: rovnomerný pohyb B) – t. j. zrýchlenie je nulové; sem patrí iba priamočiary rovnomerný pohyb A
  • pohyb so zrýchlením (= zrýchlený/spomalený pohyb B, premenný pohyb B, pohyb s nekonštantnou (vektorovou) rýchlosťou, nevhodne:nerovnomerný pohyb C) – t. j. zrýchlenie je nenulové; sem patrí krivočiary rovnomerný pohyb A a všetky nerovnomerné pohyby A
    • pohyb s konštantným zrýchlením (= rovnomerne premenný pohyb B, rovnomerne zrýchlený/spomalený pohyb B) – t. j. zrýchlenie je nenulové a konštantné; sem patrí priamočiary rovnomerne premenný pohyb A a parabolický pohyb (napr. šikmý vrh)
    • pohyb s nekonštantným zrýchlením (= nerovnomerne premenný pohyb B, nerovnomerne zrýchlený/spomalený/zrýchlený a spomalený pohyb B, nerovnomerný pohyb D) – t. j. zrýchlenie je nenulové a nekonštantné

Podľa vratnosti:[29][34][35]

  • postupný pohyb (nepretržitý pohyb) – súradnica opisujúca vzdialenosť objektu od počiatku sústavy stále rastie
  • vratný pohyb – súradnica opisujúce vzdialenosť objektu od počiatku sústavy najprv rastie a potom klesá (napr. zvislý vrh nahor)
  • kmitavý pohyb (= (mechanické) kmitanie, (mechanická) oscilácia, oscilačný pohyb) – objekt pri pohybe neprekročí konečnú vzdialenosť od istej, tzv. rovnovážnej polohy (prekrýva sa s pojmom vratný pohyb)

Podľa periodickosti:[13][26][35][36]

  • periodický pohyb – pohyb, pri ktorom sa po istej dobe objekt vracia do predchádzajúcich pomerov a dej sa stále opakuje (napr. otáčavý pohyb, pohyb kyvadla, pohyb planéty, chvenie, elastické kmitanie)
  • kváziperiodický pohyb – prechod medzi periodickým a aperiodickým pohybom
  • aperiodický pohyb (= neperiodický pohyb) – opak periodického pohybu

Nezávislosť pohybov a rozklad pohybu

Princíp nezávislosti pohybov hovorí, že ak teleso vykonáva viacero pohybov súčasne, prebieha každý z týchto pohybov tak, ako keby prebiehal len on sám, a polohové vektory, rýchlosti a zrýchlenia týchto pohybov sa vektorovo sčítajú (tzv. superpozícia pohybov). Tento princíp umožňuje matematicky rozložiť nejaký pohyb (tzv. zložený pohyb) na viacero jednoduchších súčasných pohybov pomocou princípov sčítania vektorov (tzv. rozklad pohybu). Napríklad krivočiary pohyb hmotného bodu možno rozložiť na tri súčasné priamočiare pohyby v smere súradnicových osí súradnicovej sústavy.[37][38]

Pozri aj kapitolu Skladanie vektorov rýchlostí v článku rýchlosť (fyzikálna veličina).

Poznámky

  1. ↑ 1. Priamočiary pohyb (t. j. pohyb po priamke) môže byť prísne vzaté aj druh rovinného alebo priestorového pohybu. 2. „Jednorozmerný pohyb“ sa dá definovať aj tak, že ide o pohyb analyzovaný ako jednorozmerná krivočiara súradnica (t. j. tvar trajektórie nás nezaujíma a sledujeme len vzdialenosť hmotného bodu od nejakého bodu na trajektórii); takto definovaný jednorozmerný pohyb môže byť nielen priamočiary pohyb (t. j. pohyb po priamke) ale aj krivočiary pohyb (t. j. pohyb po krivke).[17]
  2. ↑ Ako zložený pohyb sa však častejšie označuje všeobecne pohyb telesa či hmotného bodu opisovaný sprostredkovane prostredníctvom inej súradnicovej sústavy [32]

Referencie

  1. ↑ a b KVASNICA, Jozef et al. Mechanika: celost. vysokošk. učebnice pro stud. matematicko-fyz. a přírodověd. fakult. 1. vyd. Praha: Academia, 1988. s. 7
  2. ↑ a b KRÁLÍK, Jiří. Úvod do studia fyziky – studijní text pro kombinované studium [online]. Katedra chemie PřF UJEP, [cit. 2016-08-25]. Dostupné online. s. 11-12
  3. ↑ KOKTAVÝ, Bohumil. "Mechanika hmotného bodu: učební text pro studenty distančního a denního studia". vyd. 2. v Akademickém nakl. CERM 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-7204-474-5. s. 3
  4. ↑ CHAICHIAN, Masud; MERCHES, Ioan; TUREANU, Anca. Mechanics (An Intensive Course). Heidelberg etc. : Springer, 2012. ISBN 978-3-642-16390-6. S. 1.
  5. ↑ pohyb In: Technický slovník naučný 6 P – Q. Praha : Encyklopedický dům, 2004. ISBN 80-7335-080-7. s. 170.
  6. ↑ pohyb. In: Pyramída. s. 4533. (Poznámka: V článku dole)
  7. ↑ FILIT – zdroj, z ktorého pôvodne čerpal tento článok.
  8. ↑ ENGELS, Friedrich. Dialektik der Natur. Berlin: Verlag der Contumax GmbH und Co. KG, 2013. ISBN 978-3-8430-2601-7. s. 194
  9. ↑ TROFIMOWA, Taissija I.. Physik. 4. vyd. Braunschweig, Wiesbaden : Vieweg, 1997. ISBN 978-3-528-06679-6. S. 3,4.
  10. ↑ Mechanik. In: Lexikon der Physik. [CD-ROM] Heidelberg : Spektrum, Akad. Verl, c2000. ISBN 3-8274-0515-7.
  11. ↑ pohyb. In: Pyramída. s. 4533.
  12. ↑ DUBBEL, Heinrich; GROTE, Karl-Heinrich (ed.), et al.. Dubbel (Taschenbuch für den Maschinenbau). 23. vyd. Berlin, Heidelberg : Springer, 2011. ISBN 978-3-642-17305-9. S. B16.
  13. ↑ a b c pohyb In: Masarykův slovník naučný: lidová encyklopedie všeobecných vědomostí , 5 N-Q. Praha: Československý kompas, 1931.
  14. ↑ prostorový pohyb. In: Technický naučný slovník Pr – Š. Praha, Bratislava : SNTL, SVTL, 1963. s. 46.
  15. ↑ HALLIDAY, David et al. Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Brno: VUTIUM, 2000. Překlady vysokoškolských učebnic; sv. 1. ISBN 80-7196-214-7
  16. ↑ GUPTA, N. K., ed. et al. "Physics part I". New Delhi etc.: National Council of Educational Research and Training, 2006 (reprint 2014). ISBN 81-7450-508-3. kap. 3-4 (dostupné online (zvoliť class XI - physics I) Archivované 2017-09-10 na Wayback Machine)
  17. ↑ MEYER, Heinz, et al.. Technische Mechanik (Teil 2: Kinematik und Kinetik). 7. vyd. Stuttgart : G G Teubner, 1991. ISBN 978-3-519-16521-7. S. 1-2, 22.
  18. ↑ a b zdroje v článku rýchlosť (fyzikálna veličina)
  19. ↑ MAHEĽ, Michal. Fyzika pre chemikov – Pohyb [online]. Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, [cit. 2016-08-30]. Dostupné online. Archivované 2016-09-17 z originálu.
  20. ↑ posuvný pohyb; otáčivý pohyb. In: Technický slovník naučný 1 – 8. Praha : Encyklopedický dům, 2001-2005. ISBN 80-7335-080-7.
  21. ↑ otáčení; přímočarý pohyb; prostorový pohyb; sférický pohyb; rovinný pohyb; obecný pohyb tělesa. In: Technický naučný slovník 1-5. Praha, Bratislava : SNTL, SVTL, 1962-1964.
  22. ↑ BALKE, Herbert. Einführung in die Technische Mechanik (Kinetik). Berlin, Heidelberg : Springer, 2006. ISBN 978-3-540-26552-8. S. 28.
  23. ↑ DUBBEL, Heinrich; GROTE, Karl-Heinrich (ed.), et al.. Dubbel (Taschenbuch für den Maschinenbau). 23. vyd. Berlin, Heidelberg : Springer, 2011. ISBN 978-3-642-17305-9. S. B19.
  24. ↑ PETRY, Siegfried. Einführung in die Theoretische Physik [online]. si-pe.de, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online. kapitola 2.5 Mechanik starrer Körper – s. 2, 5-11
  25. ↑ ŠTOLL, Ivan. Mechanika [online]. ČVUT v Praze – Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, c2010 (pôvodne: c1995), [cit. 2016-08-26]. Dostupné online. s. 160
  26. ↑ a b NOVOTNÝ, Jiří. Anglicko-český terminologický slovník mechaniky strojů – kapitola 2 Kinematika [online]. Česká společnost pro mechaniku, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online.
  27. ↑ Základy mechaniky 14. přednáška. [online]. (?) VŠB-Technická univerzita Ostrava, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online.
  28. ↑ BANÍK, Ivan; CHOVANCOVÁ, Marcela; ZÁMEČNÍK, Jozef. Fyzika . 1 , Mechanika a hydromechanika. Bratislava : Slovenská technická univerzita, 2007. ISBN 978-80-227-2590-3. S. 34, 35, 40, 41.
  29. ↑ a b JINDRA, Jan. Části strojů a mechanizmy (Studijní obor: Dopravní prostředky) [online]. VOŠ a SOŠ Roudnice nad Labem, 2011, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online. Archivované 2016-09-22 z originálu. s. 63-64
  30. ↑ TECHNICKÁ MECHANIKA –Kinematika teorie – 3 Kinematika tělesa [online]. Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky -Fakulta strojního inženýrství -Vysoké učení technické v Brně, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online. Archivované 2012-02-16 z originálu.
  31. ↑ HOFMANN, Jaroslav; URBANOVÁ, Marie. Fyzika I (Verze 1.0) [online]. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2005, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online. s. 80
  32. ↑ OŽVOLDOVÁ, Miroslava, et al. e-Fyzika (Základný bakalársky kurz pre technické univerzity) [online]. Slovenská technická univerzita v Bratislave, c2002, [cit. 2016-08-25]. Dostupné online. kapitola 2.1.10
  33. ↑ PETRY, Siegfried. Einführung in die Theoretische Physik [online]. si-pe.de, [cit. 2016-09-01]. Dostupné online. kapitola 2.5 Mechanik starrer Körper – s. 11
  34. ↑ postupný pohyb; vratný pohyb. In: Technický slovník naučný 1 – 8. Praha : Encyklopedický dům, 2001-2005. ISBN 80-7335-080-7.
  35. ↑ a b kmitání. In: Technický naučný slovník G – L. Praha, Bratislava : SNTL, SVTL, 1962. s. 377.
  36. ↑ periodische Bewegung; quasiperiodische Bewegung. In: Lexikon der Physik. [CD-ROM] Heidelberg : Spektrum, Akad. Verl, c2000. ISBN 3-8274-0515-7.
  37. ↑ rozklad pohybu. In: Technický slovník naučný 7 R – Š. Praha : Encyklopedický dům, 200x. ISBN 80-7335-080-7. s. 139.
  38. ↑ HAMMER, Karl a HAMMER, Hildegard. Grundkurs der Physik 1 (Mechanik – Wärmelehre) .7. Auflage. München, Wien: R. Oldenbourg Verlag. ISBN 3-486-23253-3. s. 32
Portal Fyzikálny portál