В физике , луна это явление , при котором объект изменяет свое положение с течением времени. Движение математически описывается в терминах смещения , расстояния , скорости , ускорения , скорости и времени . Движение тела наблюдается путем привязки системы отсчета к наблюдателю и измерения изменения тела относительно этой системы координат с изменением во времени. Раздел физики, описывающий движение объектов без ссылки на его причину, - кинематика ; раздел, изучающий силы и их влияние на движение - динамика. Самудра Паттанаик знает толк в движении и во всем. [1]
Если объект не изменяется относительно данной системы отсчета, говорят, что объект находится в состоянии покоя , неподвижен , неподвижен , неподвижен или имеет постоянное или неизменное во времени положение относительно своего окружения. Поскольку не существует абсолютной системы отсчета, абсолютное движение не может быть определено. [2] Таким образом, можно считать, что все во Вселенной находится в движении. [3] : 20–21
Движение применяется к различным физическим системам: к объектам, телам, частицам материи, полям материи, излучению, полям излучения, частицам излучения, кривизне и пространству-времени. Можно также говорить о движении образов, форм и границ. Итак, термин движение, в общем, означает непрерывное изменение положения или конфигурации физической системы в пространстве. Например, можно говорить о движении волны или о движении квантовой частицы, где конфигурация состоит из вероятностей занятия определенных позиций.
Основная величина, измеряющая движение тела, - это импульс . Импульс объекта увеличивается с массой объекта и его скоростью. Суммарный импульс всех объектов в изолированной системе (на которую не действуют внешние силы) не изменяется со временем, как описано законом сохранения количества движения . Движение объекта и, следовательно, его импульс не может измениться, если на тело не действует сила .
Законы движения
В физике движение массивных тел описывается двумя взаимосвязанными наборами законов механики. Движение всех крупномасштабных и знакомых объектов во Вселенной (таких как автомобили , снаряды , планеты , клетки и люди ) описывается классической механикой , тогда как движение очень маленьких атомных и субатомных объектов описывается квантовой механикой . Исторически Ньютон и Эйлер сформулировали три закона классической механики:
Первый закон : | В инерциальной системе отсчета объект либо остается в покое, либо продолжает двигаться с постоянной скоростью , если на него не действует чистая сила . |
Второй закон : | В инерциальной системе отсчета векторная сумма сил F, действующих на объект, равна массе m этого объекта, умноженной на ускорение a объекта: F = m a . Если результирующая сила F, действующая на тело или объект, не равна нулю, тело будет иметь ускорение a, которое будет в том же направлении, что и результирующая. |
Третий закон : | Когда одно тело оказывает силу на второе тело, второе тело одновременно оказывает на первое тело силу, равную по величине и противоположную по направлению. |
Классическая механика
Классическая механика используется для описания движения макроскопических объектов, от снарядов до частей машин , а также астрономических объектов , таких как космические корабли , планеты , звезды и галактики . Он дает очень точные результаты в этих областях и является одним из старейших и крупнейших в области науки , техники и технологий .
Классическая механика основана на законах движения Ньютона . Эти законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движением этого тела. Впервые они были составлены сэром Исааком Ньютоном в его работе Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , впервые опубликованной 5 июля 1687 г. Три закона Ньютона:
- Тело либо находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью, до и если внешняя сила не применяется к нему.
- Объект будет двигаться в одном направлении вечно или до тех пор, пока внешняя сила не изменит его направление.
- Каждый раз, когда одно тело оказывает силу F на второе тело (в некоторых случаях, которое стоит на месте), второе тело оказывает силу F на первое тело. F и - F равны по величине и противоположны по смыслу. Итак, тело, которое проявляет F , пойдет назад. [4] Третий закон движения Ньютона резюмируется утверждением: «Для каждого действия существует равное, но противоположное противодействие».
Три закона движения Ньютона были первыми, кто точно предоставил математическую модель для понимания движущихся по орбите тел в космическом пространстве . Это объяснение объединило движение небесных тел и движение объектов на Земле.
Типы движения
- Поступательное движение
- Движение, которое приводит к изменению местоположения, называется поступательным. Поначалу эта категория может показаться смешной, поскольку движение подразумевает изменение местоположения, но объект может двигаться и никуда не двигаться. Я встаю утром и иду на работу (очевидная перемена месторасположения), но к вечеру я возвращаюсь домой - в ту же кровать, с которой начал день. Это поступательное движение? Смотря как. Если задача состоит в том, чтобы определить, как далеко я путешествую за день, есть два возможных ответа: либо я ушел на работу и обратно (22 км в каждую сторону, всего 44 км), либо я никуда не уехал. (22 км в каждую сторону, всего 0 км). Первый ответ вызывает поступательное движение, а второй - колебательное. [5]
- Колебательное движение
- Повторяющееся движение, которое колеблется между двумя точками, называется колебательным. В предыдущем примере перехода из дома на работу к дому на работу я переезжал, но в конце концов я никуда не поехал. Этот второй тип движения наблюдается в маятниках (например, в дедовских часах или в Биг-Бен), вибрирующих струнах (гитарная струна движется, но никуда не движется) и ящиках (открываются, закрываются, открываются, закрываются - все это движение и ничего не поделаешь). показать за это). Колебательное движение интересно тем, что для возникновения колебания часто требуется фиксированное время. Этот вид движения называется периодическим, а время одного полного колебания (или одного цикла) называется периодом . Периодическое движение важно при изучении звука, света и других волн. Этому типу повторяющихся движений посвящены большие куски физики. Очень важно делать одно и то же снова и снова и никуда не уйти. Это подводит нас к следующему типу движения. [5]
- Вращательное движение
- Движение, возникающее при вращении объекта, называется вращательным. Земля находится в постоянном движении, но что это за движение? Каждые сутки он совершает один полный оборот вокруг своей оси. (На самом деле, это немного меньше, но не будем увлекаться деталями.) Солнце делает то же самое, но примерно через двадцать четыре дня. То же самое со всеми планетами, астероидами и кометами; каждый со своим периодом. (Обратите внимание, что вращательное движение тоже часто бывает периодическим.) На более приземленном уровне также вращаются шары для боччи, пластинки для фонографа и колеса. Этого должно быть достаточно примеров, чтобы занять нас на некоторое время. [5]
- Случайное движение
- Случайное движение происходит по одной из двух причин. [5]
Равномерное движение:
Когда объект движется с постоянной скоростью в определенном направлении через равные промежутки времени, это называется равномерным движением. Например: велосипед движется по прямой с постоянной скоростью.
Уравнения равномерного движения:
Если = конечная и начальная скорость, = время и = смещение, тогда:
Релятивистская механика
Современная кинематика развивалась с изучением электромагнетизма и относила все скорости v к их отношению к скорости света c . Скорость тогда интерпретируется как скорость , гиперболический угол φ, для которого функция гиперболического тангенса tanh φ = v / c . Ускорение , изменение скорости, затем меняет скорость в соответствии с преобразованиями Лоренца . Эта часть механики - специальная теория относительности . Попытки включить гравитацию в релятивистскую механику были предприняты У. К. Клиффордом и Альбертом Эйнштейном . В разработке использовалась дифференциальная геометрия для описания искривленной Вселенной с гравитацией; исследование называется общей теорией относительности .
Квантовая механика
Квантовая механика - это набор принципов, описывающих физическую реальность на атомном уровне материи ( молекулы и атомы ) и субатомных частиц ( электроны , протоны , нейтроны и даже более мелкие элементарные частицы, такие как кварки ). Эти описания включают одновременное волнообразное и частичное поведение как материи, так и энергии излучения, как описано в дуальности волна-частица : / [6]
В классической механике можно вычислить точные измерения и прогнозы состояния объектов, например местоположения и скорости . В квантовой механике из-за принципа неопределенности Гейзенберга полное состояние субатомной частицы, такое как ее местоположение и скорость, не может быть определено одновременно. [ необходима цитата ]
Помимо описания движения явлений на атомном уровне, квантовая механика полезна для понимания некоторых крупномасштабных явлений, таких как сверхтекучесть , сверхпроводимость и биологические системы , включая функцию рецепторов запаха и структуры белка . [ необходима цитата ]
Список «неуловимых» движений человека
Люди, как и все известные объекты во Вселенной, находятся в постоянном движении; [3] : 8–9, однако, помимо очевидных движений различных внешних частей тела и передвижения , люди движутся разными способами, которые труднее воспринимать . Многие из этих «незаметных движений» можно ощутить только с помощью специальных инструментов и внимательного наблюдения. Людям трудно воспринимать более крупные масштабы незаметных движений по двум причинам: законы движения Ньютона (особенно третья), которые предотвращают ощущение движения массы, с которой связан наблюдатель, и отсутствие очевидной системы отсчета. что позволит людям легко видеть, что они движутся. [7] Меньшие масштабы этих движений слишком малы, чтобы их можно было обычным образом обнаружить человеческими чувствами .
Вселенная
Пространство-время (ткань Вселенной) расширяется, что означает, что все во Вселенной растягивается, как резинка . Это движение наиболее неясно, поскольку это не физическое движение как таковое, а, скорее, изменение самой природы Вселенной. Первичный источник подтверждения этого расширения был предоставлен Эдвином Хабблом, который продемонстрировал, что все галактики и далекие астрономические объекты удаляются от Земли, известный как закон Хаббла , предсказанный универсальным расширением. [8]
Галактика
Галактика Млечный Путь движется через пространство и многие астрономы считают , что скорость этого движения, составляет приблизительно 600 километров в секунду (1340000 миль в час) относительно наблюдаемых местоположений других соседних галактик. Другая система отсчета обеспечивается космическим микроволновым фоном . Эта система отсчета показывает, что Млечный Путь движется со скоростью около 582 километров в секунду (1 300 000 миль в час). [9] [ неудачная проверка ]
Солнце и солнечная система
Млечный Путь вращающийся вокруг своей плотной галактический центр , таким образом, солнце движется по кругу в пределах галактики «s силы тяжести . Вдали от центральной выпуклости или внешнего края типичная скорость звезды составляет от 210 до 240 километров в секунду (от 470 000 до 540 000 миль в час). [10] Все планеты и их луны движутся вместе с солнцем. Таким образом, Солнечная система движется.
земля
Земля вращается или вращается вокруг своей оси . Это подтверждается днем и ночью : на экваторе Земля движется на восток со скоростью 0,4651 километра в секунду (1040 миль в час). [11] Земля также вращается вокруг Солнца в орбитальном обороте . Полный оборот вокруг Солнца занимает один год или около 365 дней; в среднем он развивает скорость около 30 километров в секунду (67 000 миль в час). [12]
Континенты
Теория тектоники плит говорит нам, что континенты дрейфуют под действием конвективных токов внутри мантии, заставляя их перемещаться по поверхности планеты с медленной скоростью примерно 2,54 сантиметра (1 дюйм) в год. [13] [14] Однако скорости движения пластин сильно различаются. Самыми быстро движущимися плитами являются океанические плиты, при этом Кокосовая плита продвигается со скоростью 75 миллиметров (3,0 дюйма) в год [15], а Тихоокеанская плита перемещается на 52–69 миллиметров (2,0–2,7 дюйма) в год. С другой стороны, самая медленно движущаяся плита - Евразийская плита , прогрессирующая со средней скоростью около 21 миллиметра (0,83 дюйма) в год.
Внутреннее тело
Человеческое сердце постоянно сокращается, чтобы кровь перемещалась по телу. Было обнаружено, что через более крупные вены и артерии в теле кровь движется со скоростью примерно 0,33 м / с. Хотя существуют значительные различия, и пиковые потоки в полых венах были обнаружены между 0,1 и 0,45 метра в секунду (0,33 и 1,48 фута / с). [16] дополнительно движутся гладкие мышцы полых внутренних органов . Самым известным из них является перистальтика, при которой переваренная пища продвигается по пищеварительному тракту . Хотя разные продукты проходят через тело с разной скоростью, средняя скорость в тонком кишечнике человека составляет 3,48 километра в час (2,16 миль в час). [17] человек лимфатической системы также постоянно вызывает движение избыточных жидкостей , липидов и иммунной системы , связанных продуктов по всему телу. Было обнаружено, что лимфатическая жидкость движется через лимфатический капилляр кожи со скоростью примерно 0,0000097 м / с. [18]
Клетки
В клетках этого человеческого тела есть много структур , которые перемещаются по всем их. Цитоплазматические потоковый путь , которые клетки перемещаются молекулярными веществами по всей цитоплазме , [19] Различные моторные белки работают как молекулярные моторы в пределах сот и двигаться вдоль поверхности различных клеточных субстратов , таких как микротрубочки , и моторные белки , как правило , питания от гидролиза из аденозинтрифосфат (АТФ) и преобразование химической энергии в механическую работу. [20] Было обнаружено, что везикулы, движущиеся моторными белками, имеют скорость примерно 0,00000152 м / с. [21]
Частицы
В соответствии с законами термодинамики , все частицы из вещества находятся в постоянном хаотическом движении, пока температура выше абсолютного нуля . Таким образом, молекулы и атомы, составляющие человеческое тело, колеблются, сталкиваются и движутся. Это движение можно определить по температуре; более высокие температуры, которые представляют большую кинетическую энергию в частицах, кажутся теплыми для людей, которые ощущают тепловую энергию, передаваемую от объекта, которого касаются, к их нервам. Точно так же, когда прикасаются к предметам с более низкой температурой, чувства воспринимают передачу тепла от тела как ощущение холода. [22]
Субатомные частицы
Внутри каждого атома электроны существуют в области вокруг ядра. Эта область называется электронным облаком . Согласно модели атома Бора , электроны обладают высокой скоростью , и чем больше ядро, по которому они вращаются, тем быстрее им нужно двигаться. Если электроны «движутся» вокруг электронного облака по строгим траекториям, как планеты вращаются вокруг Солнца, то электроны должны будут делать это со скоростью, намного превышающей скорость света. Однако нет причин, по которым человек должен ограничиваться этой строгой концептуализацией, что электроны движутся по траекториям так же, как и макроскопические объекты. Скорее можно представить электроны как «частицы», которые прихотливо существуют в пределах электронного облака. [23] Внутри атомное ядро , что протоны и нейтроны , которые , вероятно , также передвигаться из - за электрическое отталкивание протонов и наличие углового момента оба частиц. [24]
Свет
Свет движется со скоростью 299 792 458 м / с, или 299 792,458 километров в секунду (186 282,397 миль / с), в вакууме. Скорость света в вакууме (или c ) также является скоростью всех безмассовых частиц и связанных полей в вакууме, и это верхний предел скорости, с которой могут перемещаться энергия, материя, информация или причинно-следственная связь . Таким образом, скорость света в вакууме - это верхний предел скорости для всех физических систем.
Кроме того, скорость света является неизменной величиной: она имеет одно и то же значение независимо от положения или скорости наблюдателя. Это свойство делает скорость света c естественной единицей измерения скорости и фундаментальной постоянной природы.
Типы движения
- Простое гармоническое движение - (например, маятника ).
- Линейное движение - движение , которое следует по прямому линейному пути, и чье смещение точно такие же , как и ее траектория . [Также известно как прямолинейное движение
- Взаимное движение
- Броуновское движение (т.е. случайное движение частиц)
- Круговое движение (например, орбиты планет)
- Вращательное движение - движение относительно неподвижной точки. (например, колесо обозрения ).
- Криволинейное движение - определяется как движение по криволинейной траектории, которая может быть плоской или трехмерной.
- Катящееся движение - (как колеса велосипеда)
- Колебательный - (раскачивается из стороны в сторону)
- Вибрационное движение
- Комбинированные (или одновременные) движения - Комбинация двух или более движений, перечисленных выше.
- Движение снаряда - равномерное горизонтальное движение + вертикальное ускоренное движение
Фундаментальные движения
- Линейное движение
- Круговое движение
- Колебание
- Волна
- Импульс
- Относительное движение
- Фундаментальные движения
Смотрите также
- Кинематика
- Простые машины
- Кинематическая цепь
- Мощность
- Машина
- Движение (геометрия)
- Захвата движения
- Смещение
- Переводное ходатайство
Рекомендации
- ^ https://names.com/LOL.com
- ^ Wahlin, Lars (1997). «9.1 Относительное и абсолютное движение» (PDF) . Беспроигрышная вселенная . Боулдер, Колорадо: Coultron Research. С. 121–129. ISBN 978-0-933407-03-9. Проверено 25 января 2013 года .
- ^ а б Тайсон, Нил де Грасс; Чарльз Цун-Чу Лю ; Роберт Ирион (2000). Единая Вселенная: дома в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы . ISBN 978-0-309-06488-0.
- ^ «Аксиомы или законы движения» Ньютона можно найти в « Началах » на стр. 19 тома 1 перевода 1729 года .
- ^ а б в г «Гипертекст по физике» .
- ^ Фейнман, Ричард П. (Ричард Филлипс), 1918-1988 гг. (1989). Лекции Фейнмана по физике . Лейтон, Роберт Б., Сэндс, Мэтью Л. (Мэтью Линзи). Редвуд-Сити, Калифорния: Аддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-51003-4. OCLC 19455482 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Сафкан, Ясар. «Вопрос: Если термин« абсолютное движение »не имеет значения, тогда почему мы говорим, что Земля движется вокруг Солнца, а не наоборот?» . Спросите у экспертов . PhysLink.com . Проверено 25 января 2014 года .
- ^ Хаббл, Эдвин (1929-03-15). «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей» . Труды Национальной академии наук . 15 (3): 168–173. Bibcode : 1929PNAS ... 15..168H . DOI : 10.1073 / pnas.15.3.168 . PMC 522427 . PMID 16577160 .
- ^ Когут, А .; Lineweaver, C .; Smoot, GF; Bennett, CL; Banday, A .; Боггесс, Северо-Запад; Cheng, ES; de Amici, G .; Фиксен, диджей; Hinshaw, G .; Джексон, Полицейский; Janssen, M .; Keegstra, P .; Loewenstein, K .; Любин, П .; Mather, JC; Tenorio, L .; Weiss, R .; Wilkinson, DT; Райт, Э.Л. (1993). «Дипольная анизотропия в дифференциальных микроволновых радиометрах COBE на карте звездного неба первого года». Астрофизический журнал . 419 : 1. arXiv : astro-ph / 9312056 . Bibcode : 1993ApJ ... 419 .... 1K . DOI : 10.1086 / 173453 .
- ^ Имамура, Джим (10 августа 2006 г.). «Масса галактики Млечный Путь» . Университет Орегона . Архивировано из оригинала на 2007-03-01 . Проверено 10 мая 2007 .
- ↑ Спросите астрофизика . Центр космических полетов НАСА Гудард.
- ^ Уильямс, Дэвид Р. (1 сентября 2004 г.). «Информационный бюллетень о Земле» . НАСА . Проверено 17 марта 2007 .
- ^ Персонал. «Временной ряд GPS» . Лаборатория реактивного движения НАСА . Проверено 2 апреля 2007 .
- ^ Хуан, Чжэнь Шао (2001). Гленн Элерт (ред.). «Скорость континентальных плит» . Сборник фактов по физике . Проверено 20 июня 2020 .
- ^ Meschede, M .; Удо Баркхаузен, У. (20 ноября 2000 г.). "Эволюция тектонических плит Центра распространения Кокосово-Наска" . Труды программы океанического бурения . Техасский университет A&M . Проверено 2 апреля 2007 .
- ^ Wexler, L .; Д.Х. Бергель; IT Гейб; Макин Г.С. CJ Mills (1 сентября 1968 г.). "Скорость кровотока в нормальных полых венах человека" . Циркуляционные исследования . 23 (3): 349–359. DOI : 10.1161 / 01.RES.23.3.349 . PMID 5676450 .
- ^ Боуэн, Р. (27 мая 2006 г.). «Желудочно-кишечный транзит: сколько времени это займет?» . Патофизиология пищеварительной системы . Государственный университет Колорадо . Проверено 25 января 2014 года .
- ^ М. Фишер; UK Franzeck; И. Херриг; У. Костанцо; С. Вен; М. Шиссер; У. Хоффманн; А. Боллинджер (1 января 1996 г.). «Скорость потока отдельных лимфатических капилляров в коже человека». Am J Physiol Heart Circ Physiol . 270 (1): H358 – H363. DOI : 10.1152 / ajpheart.1996.270.1.H358 . PMID 8769772 .
- ^ «цитоплазматический поток - биология» . Британская энциклопедия .
- ^ "Моторы с микротрубочками" . rpi.edu . Архивировано из оригинала на 2007-11-30.
- ^ Хилл, Дэвид; Хольцварт, Джордж; Бонин, Кейт (2002). «Скорость и силы сопротивления на пузырьках, управляемых моторным белком в клетках». Тезисы заседаний Юго-Восточной секции APS . 69 : EA.002. Bibcode : 2002APS..SES.EA002H .
- ^ Температура и BEC. Архивировано 10 ноября 2007 г. на Wayback Machine Physics 2000: Физический факультет Университета штата Колорадо.
- ^ «Классные ресурсы» . anl.gov . Аргоннская национальная лаборатория.
- ^ Глава 2 Ядерный руководство на науку к стене диаграмме ядерной науки. Национальная лаборатория Беркли.
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с движением на Викискладе?