Beweging (natuurkunde)

Een beweging is een verandering van plaats in de tijd. Een plaats van een voorwerp wordt in de natuurkunde bepaald ten opzichte van een coördinatenstelsel. Bewegingen van voorwerpen kunnen beschreven worden als combinaties van twee vormen van beweging: translatiebewegingen en rotatiebewegingen. In elk onderscheiden we twee bijzondere gevallen: de eenparige beweging en de eenparig versnelde beweging.

Snelheid

Zie Snelheid voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Een object dat een beweging doormaakt t.o.v. een coördinatenstelsel heeft een bepaalde snelheid. In het geval dat deze snelheid veel kleiner is dan de lichtsnelheid kan men het systeem prima beschrijven aan de hand van de klassieke mechanica van Isaac Newton en voldoet het aan de wetten van Newton. Wanneer de snelheid in de buurt van de lichtsnelheid komt is het beter om het systeem te beschrijven aan de hand van de speciale relativiteitstheorie, zoals deze in 1905 door Albert Einstein is gepostuleerd.

De snelheid van een object kan worden aangegeven met een vector. Deze vector geeft aan hoeveel, maar ook in welke richting er plaatsverandering is in een bepaalde tijd.

Versnelling

Zie Versnelling (natuurkunde) voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Wanneer de snelheid ‘’v’’ van een object afhankelijk is van een grootheid ‘’G’’, dan laat de versnelling, alsmede de versnellingsvector zich bepalen door de afgeleide van ‘’v’’ naar ‘’G’’:

<math>\frac{\part v(G)}{\part G}=a(G)</math>

De eenheid van de versnelling is dan de plaatsverandering van het object per <math>G^2</math>

Bewegingsvergelijking

Voor ieder object geldt dat zijn beweging kan worden opgesplitst in een translatiebeweging en een rotatiebeweging. Vanwege de wet van behoud van energie, kunnen we nu een energievergelijking opstellen voor ieder klassiek object wanneer de mechanische behoudswetten van kracht zijn:

<math>E=U+K+T=m\ g\ h(t)+\frac{m\ v^2(t)}{2}+\frac{I\ \omega^2(t)}{2}=C</math>

Hierin is ‘’E’’ de energie van het systeem; ‘’U’’ de potentiële energie; ‘’K’’ de kinetische energie; ‘’T’’ de rotatie-energie; ‘’m’’ de massa van het object; ‘’v’’ de snelheid van het object; ‘’I’’ het traagheidsmoment van het object; ‘’ω’’ de hoeksnelheid en ‘’C’’ een constante.

Door deze vergelijking naar de veranderlijke grootheid, meestal de tijd de differentiëren, verkrijgt men de algemene bewegingsvergelijking van een klassiek object:

<math>m\ g\ v(t)+m\ v(t)\ a(t)+I\ \omega(t)\ \alpha(t)=0</math>

Hierin is ‘’α’’ de hoekversnelling in <math>\mathrm{\frac{rad}{s^2}}</math>

Zie ook

Belangrijke personen

• Isaac Newton, zie ook Wetten van Newton en Zwaartekracht
• Johannes Kepler, zie ook Wetten van Kepler
• Galileo Galilei
• Nicolaus Copernicus
• Henri Poincaré
• Jakob Steiner, zie ook Stelling van Steiner
• Albert Einstein

Relevante onderwerpen

• Translatie
• Rotatie
• Eenparige beweging
• Eenparig versnelde beweging
• Hemelmechanica

Elementaire begrippen in de mechanica

  Zie ook de categorie met mediabestanden in verband met Kinematics op Wikimedia Commons.