この記事では、物理学におけるあらゆるタイプの動きについて説明します。したがって、物理学にはどのようなタイプの動きが存在し、それらがどのように分類されるかを知ることができます。さらに、あらゆるタイプの動きの例を見ることができます。
物理学における動きにはどのような種類がありますか?
物理学では、動きの種類は次のとおりです。
- 直線的な動き。
- 円運動。
- 楕円運動。
- 放物線運動。
- シンプルな調和運動。
- 周期的な動き。
- 振動運動。
以下に、各動作タイプの詳細な説明と、すべての動作タイプの例を示します。
直線運動
直線運動は、単一方向に動く物体を記述する運動です。つまり、直線運動の軌道は直線です。
したがって、物体が直線運動をするということは、常に同じ方向に前進または後退するが、決して回転しないことを意味します。
直線運動には 2 つのタイプがあります。
- 等速直線運動 (MRU) : 物体は直線的に動き、その速度は一定です。
- 直線等加速度運動 (MRUA) : 直線運動する物体の加速度は一定であるため、速度は時間とともに直線的に増加または減少します。
直線的な動きの例:
- 巡航速度で移動する飛行機の運動は直線軌道をたどり、その速度は一定です。
- 物体の自由落下は直線運動です。この場合、物体の加速度は重力なので一定です。
- ロケットの離陸は完全に垂直なので直線運動になります。
- 引き戸は一方向にのみ動くため、直線運動をします。
円運動
円運動、または円周運動 は、その軌道が円である移動体によって記述される運動であるため、円運動の曲率半径は一定です。
主に、物理学では、円運動には次の 2 種類があります。
- 等速円運動 (MCU) – 円運動の角速度は一定です。
- 均一加速円運動 (UACM) – 物体の角加速度は一定であるため、角速度は均一に増加または減少します。
円運動の例:
- 観覧車のキャビンの動きは円運動の一例です。
- 扇風機の羽根は円を描くように動きます。
- ホイールの回転も円運動の例です。
- 洗濯機のドラムは円形に回転します。
- ヘリコプターのプロペラは円運動で回転します。
楕円運動
楕円運動とは、移動体が楕円の軌道を描く運動のことです。つまり、楕円運動をする物体は楕円の軌道を描くことになります。
楕円は、一方の軸が他方の軸より大きい曲線の幾何学的図形であることを思い出してください。言い換えれば、楕円は平らな円のようなものです。
楕円運動の例:
- 太陽の周りを公転する惑星の公転運動。
- フープ (またはフラフープ) を回転させる体の一部によって表現される動きは、楕円形です。
- エリプティカルトレーナーのペダルによる動きは、その名の通り楕円形です。
- ブーメランの軌道は一般に楕円形です。
放物線運動
パラボラ運動 は、放物線ショットまたは斜めショットとも呼ばれ、その軌道が放物線を描く物体によって実行される運動です。したがって、放物線運動を行う物体は、水平方向に進み、垂直方向に最初に上昇し、次に下降します。
放物線運動の例:
- バスケットボールのシュートのショット。
- 発射体の発射。
- ホースからの水の噴射。
- 石を投げること。
- サッカーボールのキック。
単純な調和運動
単調和運動 (SHM) は、単調和振動運動 (SVM)とも呼ばれ、移動体が振動経路を作る周期運動です。つまり、単純な調和運動では、物体は平衡位置の一方の側からもう一方の側へ繰り返し振動します。
このように、単純な調和運動を描く物体は、平衡位置である中心位置から離れたり近づいたりを繰り返します。
物理学では、この種の動きでは摩擦は通常無視されるため、同じ位置を 2 回通過するのにかかる時間は常に同じとなり、したがって周期的で振動的な動きとなります。
単純な調和運動の例:
- バネで吊り下げられた体の動き。
- 振り子の振動運動。
- 時計機構の反復的な動き。
- 心臓の鼓動の振動運動。
周期的な動き
物理学において、周期運動とは、時間の経過とともに周期的に繰り返される運動、つまり、一定の時間間隔ごとに繰り返される運動のことです。
周期とは、周期的な動きを繰り返すのに必要な時間です。したがって、周期運動を記述する物体は、一定時間後には同じ位置に戻ります。
周期的な動きの例:
- 高調波の振動は一定の間隔で繰り返されるため、周期的になります。
- 一定速度で走行する自動車の車輪の回転運動は周期的です。
- 地球が太陽の周りを楕円運動するのは、ほぼ 365 日ごとに同じ位置を通過するため、周期的です。
- スイングの前後の動き。
- ファンの羽根によって行われる回転運動。
振動運動
振動運動は、平衡位置の周りで振動する粒子を表す運動です。つまり、粒子が周期的に左右に移動するとき、粒子は振動運動をしています。
周期運動と振動運動の違いは、周期運動では物体がその位置を周期的に繰り返すだけであることです。しかし、振動運動では、体は周期的にその位置を繰り返し、さらに平衡位置の周りを動きます。
したがって、振動運動は常に周期運動ですが、周期運動は必ずしも振動運動であるとは限りません。たとえば、粒子の位置は一定の時間間隔ごとに繰り返されますが、平衡位置の周りでは振動が起こらないため、等速円運動は周期的ですが振動運動ではありません。
振動運動の例:
- バネから吊り下げられた質量の振動運動。
- 振り子の振動運動。
- ギターの弦によって行われる動き。
- コンデンサーに蓄えられた電荷の移動。
- 電磁波の振動運動。