Gibanje

Telo se giblje, če se njegova lega spreminja s časom glede na drugo telo ali na skupino teles v okolici. Okolica miruje in če nanjo v mislih pritrdimo koordinatni sistem, lahko opišemo gibanje v tem sistemu. Pravimo, da je gibanje relativno. Opis gibanja je odvisen od koordinatnega sistema, v katerem gibanje opisujemo. Gibanje je drugačno, če ga gledamo iz drugega koordinatnega sistema.

Pri opisovanju gibanja vedno določimo koordinatni sistem (okolico), na katerega se gibanje nanaša. Koordinatni sistem pritrdimo na okolico in v njem merimo razdalje med telesom in izbranim izhodiščem ter z uro merimo čas. Ponavadi izberemo pravokotni koordinatni sistem, v katerem lego telesa opišemo s koordinatami x, y in z. Sestavi koordinatnega sistema in ure pravimo tudi koordinatni sistem.

Letala, ki letijo prikazana na sliki 1, se gibljejo z enako hitrostjo glede na Zemljo. Piloti v letalih pa vidijo, da je hitrost letal enega na drugega enaka nič. Mi sami se trenutno gibljemo s hitrostjo okoli 100 000 km/h, kljub temu da mirujemo glede na Zemljo. Skupaj z Zemljo se gibljemo okoli Sonca (revolucija) in s celotnim sončnim sistemom v vesoljskem prostoru.

Kako opisati sliki 2a in 2b, na katerih sta prikazana čolna v dveh različnih trenutkih? Ali je mogoče ugotoviti, kateri od dveh čolnov se je premaknil v časovnem intervalu med dvema posnetkoma, ali sta se mogoče premaknila oba? Ker ne vidimo ozadja, ne moremo z gotovostjo odgovoriti na vprašanje.

Ko pa vidimo še del obale, kot je prikazano na sliki 3a in 3b, ugotovimo, da se je glede na obalo premaknil samo en čoln, drugi pa miruje. Navedena primera nam kažeta, da je gibanje relativno in ne absolutno: telo se istočasno giblje glede na telo, ki miruje ali pa se giblje z drugačno hitrostjo glede na neko drugo gibajoče se telo.

Na splošno lahko trdimo, da se telo giblje, če se njegov položaj v odnosu na drugo telo ali opazovalni sistem spreminja skozi čas. Ko opisujemo gibanje telesa, moramo imeti opazovalca z metrom in uro, ki lahko meri razdalje in čas v opazovalnem sistemu, ki je sestavljen iz enega ali več teles, katerih položaj se spreminja skozi čas.

Da pojasnimo pomen izbire opazovalnega sistema za opis gibanja opazovalnega telesa, poglejmo dva avtobusa, ki se gibljeta po ravni cesti eden proti drugemu (slika 4a, 4b, 4c). Merilca hitrosti na avtobusih kažeta 80 km/h. Gibanje raziščemo iz treh različnih opazovalnih mest: en opazovalni sistem vežemo na Zemljo, druga dva pa na avtobusa.

Opazovalni sistem, v katerem se nahaja opazovalno telo, bomo vezali na Zemljo. Osi koordinatnega sistema so med seboj pravokotne. Pri opisovanju gibanja se omejimo na opazovanje in opis gibanja ene točke telesa ne glede na velikost gibajočega se telesa. Gibanje je v splošnem prostorsko, telo se premika v poljubno smer. Glede na pot delimo gibanje na prema in kriva. Pri premem gibanju se telo giblje vzdolž premice npr. avtobus po ravni cesti. Gibanje smučarja na slalomski progi je krivo.

Telo je snov, ki ima obliko in velikost. Ker pa se pri gibanju pogosto osredotočimo na zakone gibanja, ne da bi nas zanimale druge lastnosti, telo v mislih zreduciramo na tako majhno velikost (točko), da njegova velikost pri opisu gibanja ni pomembna.

Opazovano telo ima v trenutku koordinato , v naslednjem trenutku ima telo koordinato

Pot je razdalja med dvema legama telesa, ki jo telo naredi v časovnem intervalu .

je lega telesa v trenutku in je lega telesa v trenutku . Merska enota za pot je meter (m).

Pri opazovanju gibanja telesa nas pogosto zanima hitrost v. Hitrost nam pove, kako hitro se pot spreminja s časom. Telo se giblje hitreje, če v danem časovnem intervalu naredi večjo pot . Drugače povedano: telo se giblje hitreje, če za določeno pot telo potrebuje krajši časovni interval . Količnik poti in časovnega intervala , ki je za pot potreben, vzamemo za merilo hitrosti.

Merska enota hitrosti je 1 m/s.

Hitrost pogosto podamo tudi v km/h, zato moramo enoto spremeniti v m/s. Spremembo izvedemo po formuli:

Hitrost, ki jo izračunamo po formuli (1) imenujemo povprečna hitrost. Povprečna hitrost nam pove kako se telo giblje na celotni poti v časovnem intervalu .Če hočemo vedeti, kaj se dogaja s hitrostjo znotraj poti v tem časovnem intervalu, moramo skrajšati pot in časovni interval . Tako dobimo povprečno hitrost na krajši poti oziroma v krajšem časovnem intervalu. Intervale skrajšamo tako, da se rezultati za povprečno hitrost v danem trenutku več ne spreminjajo, tej hitrosti pravimo trenutna hitrost ali samo hitrost v. Trenutna hitrost je povprečna hitrost izmerjena v kratkem časovnem intervalu oz. na kratki poti.

Pri opisovanju gibanja si pomagamo z grafi.

Graf prikazuje odvisnost ene fizikalne količine od druge fizikalne količine.

Za opis gibanja je pomembna tudi smer, v katero se telo giblje. Tudi hitrost ima smer, zato je vektorska količina.