Na podstawie tego, jaki jest kształt toru ruchuTor ruchu (ang. trajectory)toru ruchupunktu materialnegoPunkt materialny (ang. point‑like particle, point mass)punktu materialnego, ruchy możemy podzielić na prostoliniowe i krzywoliniowe. Ograniczymy się tylko do opisu ruchów płaskich, czyli takich, których tory ruchu są krzywymi leżącymi w jednej płaszczyźnie.
Punkt materialny porusza się ruchem prostoliniowym, jeśli jego torem jest linia prosta. W ten sposób porusza się np. spadająca swobodnie z balkonu doniczka lub samochody ciężarowe poruszające się na Fot. 1.
RC25QFQOadw2Y
Jeśli rozejrzysz się wokół siebie, z pewnością zauważysz, że większość ciał nie porusza się po torze prostoliniowym, lecz torem ich ruchu jest linia krzywa.
Na Fot. 2., przedstawiającej fragment autostrady, samochody osobowe poruszają się po torze krzywoliniowym.
RfCWglDISZpP2
Innymi przykładami ruchu krzywoliniowego, choć niekoniecznie płaskiego, są:
ruch muchy chodzącej po stole,
ruch samochodu poruszającego się po górskiej drodze (serpentynie),
ruch uczestnika biegu przełajowego,
lot paralotniarza,
ruch naładowanych cząstek w cyklotronie.
Wśród ruchów krzywoliniowych możemy z kolei wyróżnić ruchy po spirali, po paraboli, po elipsie lub po okręgu itp.:
Planeta krążąca wokół Słońca porusza się po elipsie (Rys. 1. - proporcje nie są zachowane, tj. eliptyczność orbity jest wyolbrzymiona)
Rzucona poziomo lub pod pewnym kątem do poziomu piłka będzie poruszać się po paraboli (Rys. 2.)
Pocisk wystrzelony z armaty porusza się, w przybliżeniu, po paraboli (Rys. 3.)
R1eXHzBEm9tsE
R1PFTnvfdZpA7
RViWzKf1CIK80
Szczególnym przypadkiem płaskiego ruchu krzywoliniowego jest ruch po okręgu. Okrąg jest krzywą zamkniętą o ustalonym promieniu (o stałym promieniu krzywizny). Przykładami ciał poruszających się po okręgu są:
satelita geostacjonarny,
samochód wyścigowy poruszający się po torze kołowym,
kamyk wbity w oponę koła samochodu, obserwowany z samochodu,
krzesełko na karuzeli,
rower poruszający się po pionowej pętli w cyrku,
koniec wskazówki godzinowej lub minutowej zegara,
samochód lub autobus na rondzie,
kamień przywiązany do sznurka, obracany (wystarczająco szybko) w płaszczyźnie pionowej,
mucha biegająca wzdłuż krawędzi miseczki lub talerza,
dowolny punkt na kuli ziemskiej, jeśli bierzemy pod uwagę tylko ruch obrotowy Ziemi.
Wielkością opisującą każdy ruch jest prędkośćPrędkość chwilowa (ang. instantaneous velocity)prędkość. Jest to wielkość wektorowa.
Wektor prędkości jest zawsze styczny do toru, czyli do krzywej, po której porusza się punkt, i ma zwrot zgodny z kierunkiem ruchu.
Dla ruchu prostoliniowego wektor prędkości będzie równoległy do toru.
W przypadku ruchu po okręgu wektor prędkości jest zawsze prostopadły do promienia okręgu.
Załóżmy, że punkt materialny porusza się po okręgu zgodnie z ruchem wskazówek zegara. W punkcie P ma prędkość (na Rys. 4. zaznaczona kolorem czerwonym).
R1SOKw2UU3HBJ
Ponieważ podczas ruchu położenie punktu zmienia się, a wektory prędkości są prostopadłe do promienia w każdym punkcie, wektor prędkości też zmienia swój kierunek.
Jeśli mamy do czynienia z ruchem jednostajnym po okręgu, to wartość prędkości będzie w każdym punkcie jednakowa. W ten sposób poruszają się na przykład końce wskazówek zegara.
Na Rys. 5. przedstawione zostały wektory prędkości w różnych chwilach ruchu jednostajnego po okręgu. Punkt materialny A porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara.
RiWLOOaEx8lkG
W ruchu jednostajnym po okręgu prędkość ma tę samą wartość w dowolnej chwili czasu (), ale jej kierunek zmienia się w sposób ciągły.
Słowniczek
Punkt materialny (ang. point‑like particle, point mass)
Punkt materialny (ang. point‑like particle, point mass)
ciało obdarzone masą, którego rozmiary w danym zagadnieniu możemy zaniedbać. Wówczas położenie ciała opisujemy jako położenie punktu geometrycznego.
Tor ruchu (ang. trajectory)
Tor ruchu (ang. trajectory)
krzywa, po której porusza się punkt materialny.
Prędkość chwilowa (ang. instantaneous velocity)
Prędkość chwilowa (ang. instantaneous velocity)
stosunek zmiany wektora położenia do czasu, w którym ta zmiana nastąpiła przy założeniu, że czas ten jest bardzo mały (dąży do zera).