Δυναμική του άκαμπτου σώματος

Ένα άκαμπτο σώμα είναι εκείνο στο οποίο η απόσταση μεταξύ δύο τοποθεσιών παραμένει σταθερή όποια δύναμη ασκείται σε αυτό  ή μπορούμε να πούμε ότι ένα άκαμπτο σώμα, από την άλλη πλευρά, είναι ένα σώμα που δεν παραμορφώνεται υπό τη δράση των δυνάμεων.

Ωστόσο, στην πραγματική ζωή, θα υπήρχε κάποια δύναμη που προκαλεί το σώμα να παραμορφωθεί.

Μια γέφυρα, για παράδειγμα, δεν κρεμάει κάτω από το βάρος ενός και μόνο ατόμου, αλλά μπορεί να πέσει κάτω από το βάρος ενός οχήματος ή ενός στόλου δέκα φορτηγών Η παραμόρφωση, ωστόσο, είναι μικρή.

Δυναμική άκαμπτου σώματος

Υπάρχουν δύο τύποι κίνησης που υφίσταται ένα άκαμπτο σώμα, δηλαδή

Μεταφραστική κίνηση

Ένα σώμα θεωρείται ότι βιώνει μεταγραφική κίνηση όταν μετατοπίζεται ή μετακινείται από μια θέση σε άλλη. Είναι η κίνηση ενός κινούμενου σώματος κατά την οποία όλα τα σημεία του κινούνται προς την ίδια ευθεία ή κατεύθυνση. Δεν υπάρχει αλλαγή στον προσανατολισμό ενός αντικειμένου σε σχέση με ένα σταθερό σημείο όταν αυτό υφίσταται μεταφορική κίνηση.

Έτσι, η καθαρή μεταφραστική κίνηση συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο κινείται με τέτοιο τρόπο ώστε όλα τα σωματίδια του να κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση.

Σε αυτό το είδος κίνησης, όλες οι θέσεις του σώματος έχουν το ίδιο μέγεθος και κατεύθυνση ταχυτήτων και επιταχύνσεων ανά πάσα στιγμή. Οι τροχιές όλων των σημείων είναι ίδιες. Αυτό σημαίνει ότι όταν οι τροχιές στοιβάζονται η μία πάνω στην άλλη, θα συμπίπτουν. Ουσιαστικά, ο προσανατολισμός του σώματος είναι σταθερός σε σχέση με έναν μόνο άξονα.

Μερικά παραδείγματα μεταφραστικής κίνησης είναι η κίνηση σε ένα λεωφορείο, η πλεύση σε μια βάρκα, ένα φυτό που ανακινείται από ένα άτομο.

Περιστροφική κίνηση

Εξετάσαμε την κίνηση σε κύκλο με σταθερή ταχύτητα και, ως αποτέλεσμα, σταθερή γωνιακή ταχύτητα στο τμήμα της ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης. Η γωνιακή ταχύτητα, από την άλλη πλευρά, δεν είναι πάντα σταθερή - η περιστροφική κίνηση μπορεί να επιταχύνει, να επιβραδύνει ή να αντιστρέψει κατευθύνσεις. Όταν ένας περιστρεφόμενος σκέιτερ τραβάει στην αγκαλιά της, ένας νεαρός σπρώχνει ένα γαϊτανάκι για να το κάνει να γυρίσει ή ένα CD σταματάει όταν είναι απενεργοποιημένο, η γωνιακή ταχύτητα δεν είναι σταθερή. Επειδή η γωνιακή ταχύτητα αλλάζει σε όλες αυτές τις περιστάσεις, εμφανίζεται γωνιακή επιτάχυνση. Η γωνιακή επιτάχυνση αυξάνεται όταν η αλλαγή γίνεται πιο γρήγορα. Ο ρυθμός μεταβολής της γωνιακής ταχύτητας είναι γνωστός ως γωνιακή επιτάχυνση. Η γωνιακή επιτάχυνση εκφράζεται ως εξίσωση.

α=Δω/Δt 

Τύποι μεταφραστικών κινήσεων

Ευθύγραμμη κίνηση

Το σώμα βρίσκεται σε ευθεία γραμμή καθώς κινείται. Παράδειγμα. Μια μπάλα πέταξε από την άκρη του γκρεμού, μια σφαίρα από το πιστόλι εκτοξεύτηκε. Είναι δυνατές τόσο ομοιόμορφες όσο και ανομοιόμορφες κινήσεις.

Ένα καρότσι ταξιδεύει από το σημείο Α στο σημείο Β στο παρακάτω διάγραμμα. Ταξιδεύει με ταχύτητα v σε ευθεία γραμμή (κατά μήκος του άξονα x). Αυτή είναι η κατάσταση τώρα.

Βρίσκεται σε κίνηση. Καθώς το καρότσι κινείται σε ευθεία διαδρομή, η κίνηση είναι ευθύγραμμη και η κίνηση είναι μεταφραστική ή μεταφορική, επειδή όλα τα σωματίδια (ή κομμάτια) στο καρότσι ταξιδεύουν παράλληλα μεταξύ τους. Επιπλέον, ο προσανατολισμός του καλαθιού παραμένει αμετάβλητος.

Λάβετε υπόψη ότι εξετάζουμε μόνο την καθαρή γραμμική ταχύτητα του καροτσιού από το σημείο Α στο σημείο Β. Δεν λαμβάνουμε υπόψη την κίνηση που κάνουν οι τροχοί του για να φτάσουμε από το σημείο Α στο σημείο Β. Η κίνηση κύλισης των τροχών του καροτσιού περιλαμβάνει και μεταφορική και κυκλική

Κίνηση σε καμπύλη γραμμή

Όταν το σώμα κινείται σε καμπύλη διαδρομή, αυτή είναι η κίνηση. Είναι επίσης δισδιάστατη και τρισδιάστατη κίνηση. Ως αποτέλεσμα, η καθαρή μεταφορική κίνηση δεν χρειάζεται να είναι σε ευθεία γραμμή όλη την ώρα. Εάν ένα αντικείμενο κινείται σε καμπύλη διαδρομή χωρίς να αλλάξει ο προσανατολισμός του, αυτή η κατάσταση είναι εφικτή.

Παράδειγμα. Κίνηση βλήματος

Κίνηση που είναι μεταφραστική (τύπος καμπυλόγραμμης)

Μια παραβολική διαδρομή ακολουθείται από μια μπάλα.

Η εν λόγω μπάλα εκτοξεύεται από το σημείο Ο και ταξιδεύει μέσα από τα σημεία Α και Β για να φτάσει στο σημείο Γ, όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Η κίνηση του βλήματος είναι το όνομα αυτού του τύπου κίνησης. Η καμπυλόγραμμη κίνηση είναι η φύση της κίνησης του βλήματος. Για να φτάσετε από το σημείο Ο στο σημείο Γ, η μπάλα κινείται σε καμπύλη διαδρομή και όχι σε ευθεία γραμμή.

Συμπέρασμα 

Ο αριθμός των διαφόρων αντιλήψεων περιστροφής στο σώμα που μπορεί να παραχθεί είναι μηδέν. Ως αποτέλεσμα, όταν η καθαρή δύναμη και η καθαρή ροπή που ενεργούν στο σώμα είναι μηδέν, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το άκαμπτο σώμα βρίσκεται σε μηχανική ισορροπία. Οι κατευθύνσεις πρέπει να λαμβάνονται με τις κατάλληλες συμβάσεις σημάτων, επειδή οι δυνάμεις και οι ροπές είναι διανυσματικά μεγέθη.