حرکت چیست؟ – به زبان ساده

حرکت‌ چیست؟‌

حرکت در فیزیک به معنای تغییر مکان یک جسم نسبت به زمان است. اگر مکان جسمی در طول زمان عوض شود، می‌گوییم آن جسم در حال حرکت است. حرکت می‌تواند به شکل خطی، دورانی یا ترکیبی از هر دو باشد و با کمیت‌هایی مانند مکان، سرعت و شتاب توصیف می‌شود. همچنین قواعد حاکم بر حرکت قوانین نیوتن هستند. تمام حرکت‌ها در فیزیک در یکی یا همزمان در دو مورد از سه نوع حرکت انتقالی، چرخشی یا ارتعاشی قرار می‌گیرند.

افتادن یک کتاب از روی میز، دویدن یک دونده،‌ حتی هوایی که تنفس می‌کنیم،‌ همه نشان دهنده‌ حرکت هستند. ذرات بنیادی ماده مانند اتم‌ها نیز به‌ شکل ثابتی در حال حرکت هستند. برای توصیف حرکت یک جسم و پاسخ به پرسش حرکت چیست، ابتدا باید با مفاهیم زیر آشنا شویم:

• مسافت
• جابجایی
• سرعت
• زمان

مسافت چیست؟

همان‌طور که در شکل مشاهده می‌شود دوچرخه سوار ابتدا از نقطه‌ی A پس از طی کردن 4 متر به نقطه‌ B رفته است. سپس، از نقطه‌ B به اندازه‌ ۳ متر به نقطه‌ C رکاب زده است و پس از استراحتی کوتاه و رکاب زدن به اندازه‌ ۵ متر به جایگاه اولیه‌ خود، یعنی نقطه‌ A، بازگشته است. در نتیجه کل مسافت طی شده توسط این دوچرخه سوار به اندازه‌ 12 متر خواهد بود که به صورت زیر حساب شده است.

جابجایی = $$\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{CA}=3+4+5=12$$

در ادامه به بررسی مفهوم جابجایی و تفاوت آن با مسافت می‌پردازیم.

جابجایی چیست؟

حال اگر به تصویر ابتدای متن توجه کنید، دوچرخه‌سوار از نقطه‌ A حرکت کرده و دوباره به همان نقطه بازگشته است. با توجه به آن‌که بردار جابجایی، نقاط ابتدا و انتهای مسیر را به هم وصل می‌کند و در اینجا این نقاط یکسان هستند می‌توان گفت که میزان جابجایی دوچرخه‌سوار صفر است. به منظور درک بهتر تفاوت میان مسافت و جابجایی مثال زیر را در نظر بگیرید.

مثال از تفاوت جابجایی و مسافت

ماشینی در یک جاده مستقیم ابتدا به اندازه‌ ۱۰۰ متر به شرق می‌رود و در ادامه مسیرش به اندازه‌ ۵۰ متر به غرب حرکت می‌کند. مسافت و جابجایی طی شده توسط ماشین را حساب کنید.

پاسخ

همان‌طور که می‌دانیم مسافت کل طی شده توسط ماشین مستقل از نقاط ابتدایی و انتهایی حرکت آن بوده و برابر است با:

مسافت طی شده = ۵۰ (به سمت غرب) + ۱۰۰ متر (به سمت شرق) = ۱۵۰ متر

مسافت طی شده = ۱۰۰ متر (به سمت شرق) + ۵۰ متر ( به سمت غرب) = ۱۵۰ متر

برای به دست آوردن جابجایی به نقاط ابتدا و انتهای مسیر توجه می‌شود:

جابجایی = ۱۰۰ متر (بردار به سمت شرق) - ۵۰ متر ( بردار به سمت غرب) = ۵۰ متر

تندی چیست؟

نسبت مسافت طی شده توسط یک جسم به زمان لازم برای طی آن مسافت، تندی گفته می‌شود. تندی یک کمیت نرده‌ای بوده و تنها دارای اندازه است.

فیلم آموزش فیزیک پایه دوازدهم در فرادرس

کلیک کنید

سرعت چیست؟

انواع حرکت در فیزیک چیست؟

اجسام در مسیر‌های متفاوتی مانند خط راست یا دایره حرکت می‌کنند. می‌توان گفت که در حالت کلی سه نوع حرکت وجود دارد:

• حرکت انتقالی
• حرکت چرخشی
• حرکت ارتعاشی

حرکت انتقالی چیست؟

در حرکت انتقالی جسم در امتداد یک خط مستقیم یا منحنی بدون هیچ چرخشی حرکت می‌کند. به هنگام تماشای اجسام در حال حرکت به این نکته می‌توان دقت کرد که آیا در امتداد خط مستقیم یا در امتداد دایره حرکت می‌کنند. وقتی یک ماشین در امتداد یک خط مستقیم حرکت می‌کند دارای حرکت انتقالی است. حرکت قطار، حرکت پرندگان، حرکت حشرات، و حرکت مولکول‌های گاز مثال‌هایی از انواع حرکت‌های انتقالی هستند. حرکت انتقالی به سه دسته زیر تقسیم می‌شود:

• حرکت خطی
• حرکت دایره‌ای
• حرکت تصادفی

حرکت خطی

اجسام بسیاری در اطراف ما در امتداد خط راست حرکت می‌کنند. حرکت ماشین در جاده، لیز خوردن یک پسر بچه بر روی یخ در امتداد خط راست از مثال‌های حرکت خطی هستند.

حرکت دایره ای

حرکت تصادفی

آیا تا به حال به حرکت نامنظم پرندگان یا حشرات توجه کرده‌اید؟ به حرکت نامنظم یا آشفته اجسام، حرکت تصادفی گفته می‌شود. حرکت ذرات گرد و خاک در هوا یا حرکت براونی مولکول‌های گاز یا مایع نیز به عنوان حرکت تصادفی شناخته می‌شو‌ند.

حرکت چرخشی چیست؟

به چرخش جسمی به دور محور ثابت بدون تغییر شعاع حرکت، حرکت چرخشی گفته می‌شود. حرکت زمین به دور محور جغرافیای‌اش و به دنبال آن پیدایش روز و شب، نمونه‌ای از حرکت چرخشی است.

حرکت ارتعاشی چیست؟

اجسام به عقب و جلو حرکت می‌کنند، ارتعاش دارند، می‌لرزند و نوسان می‌کنند. تمام این عبارات برای توصیف حرکت اجسام بسیاری مانند حرکت ماده در سطح اتمی استفاده می‌شوند. تکان خوردن، ارتعاشات، و نوسانات بخش جدایی ناپذیر طبیعت هستند. حرکت ارتعاشی هنگامی رخ می‌دهد که جسمی حول نقطه‌ای ثابت به چپ و راست یا عقب و جلو حرکت کند.

قوانین نیوتن در حرکت چیست؟

قانون اول نیوتن در حرکت چیست؟

قانون اینرسی در ابتدا برای حرکت افقی بر روی زمین توسط «گالیله» (Galileo Galilei) فرمول‌بندی و بعدها توسط رنه «دکارت» (Rene Decartes) تعمیم داده شد. گالیله در تلاش بود با استفاده از این قانون توضیح دهد چگونه ممکن است که زمین به دور محور خود و خورشید در چرخش باشد ولی ما این حرکت را احساس نکنیم. با استفاده از اصل اینرسی می‌توان به این سوال پاسخ داد. از آنجایی که ما به همراه زمین در حرکت هستیم و میل به حفظ این حرکت داریم در نتیجه زمین از دید ما در حالت سکون قرار دارد.

قانون دوم نیوتن

$$\begin{equation}\sum{F}=ma\end{equation}$$

در رابطه بالا:

• $$F$$: نیرو
• $$m$$: جرم
• $$a$$: شتاب

با توجه به فرمول بالا، می‌بینیم که شتاب متناسب با جمع نیروی وارد شده بر جسم است و با جرم جسم نسبت عکس دارد.

قانون سوم نیوتن

معرفی فیلم آموزش فیزیک پایه دوازدهم

مجموعه فرادرس در تولید و محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزشی فیزیک پایه دوازدهم برای دانش‌آموزان پایه دوازدهم و دانشجویان ترم اول علوم پایه و فنی مهندسی کرده است. این مجموعه آموزشی از بیست و سه درس تشکیل شده است که برای آشنایی بیشتر با مباحث حرکت و حل مسئله، درس‌های یک تا هشت مفید هستند.

درس‌های اول تا چهارم به حرکت بر روی خط راست اختصاص دارند و می‌توان در این درس‌ها مباحث مربوط به مسافت، جابجایی، تندی، و سرعت را با جزییات بیشتری فرا گرفت. برای یادگیری دینامیک حرکت دایره‌ای می‌توان به درس‌های پنج تا هشت این مجموعه آموزشی مراجعه کرد. در ادامه، به مباحث مربوط به نوسان و موج و فیزیک مدرن پرداخته شده است.

• برای دیدن فیلم آموزش فیزیک پایه دوازدهم + اینجا را کلیک کنید.

پرسش‌هایی پیرامون قوانین نیوتن

برای آشنایی با قوانین نیوتن، مثال‌هایی در ادامه مطرح می‌شود:

پرسش ۱

چرا به هنگام شکار یک حیوان، شکارچی تفنگ شکاری را بر روی شانه خود قرار می‌دهد؟

پاسخ

به هنگام کشیدن ماشه تفنگ، نیرویی به گلوله وارد و گلوله از تفنگ خارج می‌شود. همزمان، به تفنگ نیرویی برخلاف جهت حرکت گلوله و به جهت شکارچی وارد می‌شود. از این‌رو، شانه شکارچی نیروی جدیدی به تفنگ وارد می‌کند و باعث می‌شود تفنگ از دستش پرتاب نشود.

پرسش ۲

با استفاده از یکی از قوانین نیوتن توضیح دهید چرا بهتر است به هنگام رانندگی کمربند ایمنی ببندیم؟

پاسخ

اگر به هنگام رانندگی کمربند ایمنی ببندیم در صورت وقوع تصادف، بدنمان به دلیل اعمال نیروی جدیدی از سمت کمربند ایمنی با همان سرعت اولیه اتومبیل و در همان جهت حرکت اولیه به حرکت خود ادامه نمی‌دهد و در همان جایگاه اولیه باقی می‌ماند.

پرسش ۳

چگونه می‌توان از قوانین نیوتن برای توضیح پرتاب اولیه موشک به فضا استفاده کرد؟

پاسخ

براساس قانون سوم نیوتن به هنگام خروج آتش از موشک با مقدار نیروی مشخص، موشک در خلاف جهت خروج آتش با نیروی یکسانی حرکت می‌کند.