1. Zjawiska ruchu

Ruch należy do najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych. Z wieloma jego przejawami mamy do czynienia w naszym bezpośrednim otoczeniu, chociaż nie zawsze możemy obserwować go bezpośrednio, jak w przypadku atomów i cząstek elementarnych. Jest on również odpowiedzialny za wiele zjawisk fizycznych: termicznych, akustycznych, czy elektrycznych.

Często ruch zachodzi z tak dużą prędkością i w tak krótkim czasie, że nie można obserwować bezpośrednio jego przebiegu. Wówczas staramy się za pomocą odpowiednich przyrządów zarejestrować tor poruszającego się obiektu i z jego kształtu wnioskować o prędkości i czasie trwania zjawiska.

Ruch polega na zmianie wzajemnego położenia ciał. Zmiana ta odbywa się w czasie i przestrzeni. Jej opis polega na znalezieniu związków pomiędzy upływem czasu a zmianą położenia ciał. W tym celi wprowadza się szereg pojęć i definicji. Wymieńmy najbardziej podstawowe:

  • Układ odniesienia – ciało lub zbiór ciał względem których opisujemy ruch innych ciał.
  •  Punkt materialny - ciało, którego rozmiary w badanym ruchu można uznać za pomijalnie małe.
  • Stan spoczynku - względem danego układu odniesienia ma miejsce wtedy, kiedy ciało nie zmienia swego położenia względem tego układu.
  • Ruch postępowy - ruch, w którym wszystkie punkty danego ciała przemieszczają się tak samo co do wartości i kierunku względem zadanego układu odniesienia.
  • Ruch prostoliniowy - ruch, w którym przemieszczenie odbywa się wzdłuż linii prostej.
  • Ruch obrotowy - ma miejsce, kiedy wszystkie punkty danego ciała poruszają się po okręgach, których środki znajdują się na jednej prostej. Prostą tą nazywa się osią obrotu.
  • Ruch płaski - kierunek ruchu zmienia się, ale ruch zachodzi w jednej płaszczyźnie.
  • Opis ruchu, w którym odpowiadamy na pytania „kiedy” i „gdzie” znajduje się ciało, czyli analizujemy go w kategoriach przestrzeni i czasu, a nie zajmujemy się jego przyczynami nosi nazwę kinematyki.
  • Badaniem wzajemnych oddziaływań ciał i analizą związków pomiędzy siłami działającymi na ciała a ich ruchem zajmuje się dział fizyki zwany dynamiką.

Nasze rozważania zaczniemy od kinematyki punktu materialnego.