การเคลื่อนที่ (ฟิสิกส์)

การเคลื่อนที่ในฟิสิกส์ หมายถึง การเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุในช่วงเวลาหนึ่ง ถูกอธิบายด้วย การกระจัด ระยะทาง ความเร็ว ความเร่ง เวลา และอัตราเร็ว การเคลื่อนที่ของวัตถุจะถูกสังเกตได้โดยผู้สังเกตที่เป็นส่วนหนึ่งของกรอบอ้างอิง ทำการวัดการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุเทียบกับกรอบอ้างอิงนั้น

ถ้าตำแหน่งของวัตถุไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิง อาจกล่าวได้ว่าวัตถุนั้นอยู่นิ่งหรือตำแหน่งคงที่ (ระบบมีพลวัตแบบเวลายง) การเคลื่อนที่ของวัตถุจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ เว้นเสียแต่มีแรงมากระทำ

โมเมนตัมคือปริมาณที่ใช้ในการวัดการเคลื่อนที่ของวัตถุ โมเมนตัมของวัตถุเกี่ยวข้องกับมวลและความเร็วของวัตถุ และโมเมนตัมทั้งหมดของวัตถุทั้งหมดในระบบโดดเดี่ยว (อย่างใดอย่างหนึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอก) ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาตามที่อธิบายไว้ในกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม

เนื่องจากไม่มีกรอบอ้างอิงที่แน่นอนดังนั้นจึงไม่สามารถระบุการเคลื่อนที่แบบสัมบูรณ์ได้[1] ดังนั้นทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลจึงสามารถเคลื่อนที่ได้[2]:20–21

การเคลื่อนที่ใช้ได้กับวัตถุ อนุภาค การแผ่รังสี อนุภาคของรังสี อวกาศ ความโค้ง และปริภูมิ-เวลาได้ อนึ่งยังสามารถพูดถึงการเคลื่อนที่ของรูปร่างและขอบเขต ดังนั้นการเคลื่อนที่หมายถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในการกำหนดค่าของระบบทางกายภาพ ตัวอย่างเช่นเราสามารถพูดถึงการเคลื่อนที่ของคลื่นหรือการเคลื่อนที่ของอนุภาคควอนตัมซึ่งการกำหนดค่านี้ประกอบด้วยความน่าจะเป็นในการครอบครองตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง

การเคลื่อนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนตำแหน่ง เช่น ภาพนี้เป็นรถไฟใต้ดินออกจากสถานีด้วยความเร็ว

กฎการเคลื่อนที่

ดูบทความหลักที่: กลศาสตร์

ในวิชาฟิสิกส์อธิบายการเคลื่อนที่ผ่าน กฎของกลศาสตร์สองชุดที่ดูขัดแย้งกัน การเคลื่อนที่ของวัตถุใหญ่และวัตถุที่คล้ายกันในเอกภพ (เช่น ขีปนาวุธ ดาวเคราะห์ เซลล์และมนุษย์) อธิบายด้วยกลศาสตร์ดั้งเดิม ขณะที่การเคลื่อนที่ของวัตถุระดับอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอมถูกอธิบายด้วยกลศาสตร์ควอนตัม

กลศาสตร์ดั่งเดิม

กลศาสตร์ดั่งเดิมถูกใช้อธิบายการเคลื่อนที่วัตถุ มหภาค ตั้งแต่ขีปนาวุธไปจนถึงชิ้นส่วนของเครื่องจักร เช่นเดียวกับวัตถุทางดาราศาสตร์ เช่น ยานอวกาศ ดาวเคราะห์และกาแลคซี ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากในการอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุเหล่านี้ และเป็นหนึ่งในวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมและเทคโนโลยีที่เก่าแก่และใหญ่ที่สุด

กลศาสตร์ดั่งเดิมมีรากฐานมาจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎเหล้าอธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่มากระทำต่อวัตถุกับการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้น โดยการรวบรวมของไอแซก นิวตัน ในหนังสือ Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกเมื่อ 5 กรกฎาคม ค.ศ. 1687 โดยกฎการเคลื่อนที่มีดังนี้

กฎข้อที่หนึ่ง: ทุกวัตถุจะรักษาภวะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง เว้นแต่จะมีแรงมากระทำให้เปลี่ยนภาวะนั้นไป
กฎข้อที่สอง: ความเร่งของวัตถุจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่มากระทำ และมีทิศทางอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับแรงที่มากระทำนั้น
กฎข้อที่สาม: ทุกแรงกิริยาจะมีแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามกันเสมอ

กฎการเคลื่อนที่ทั้งสามข้อของนิวตันนี้ เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แรก สำหรับการทำความเข้าใจการโคจรของวัตถุในอวกาศ ซึ่งเป็นการอธิบายภาพรวมการเคลื่อนที่ของเทห์ฟ้าและการเคลื่อนที่ของวัตถุบนผิวโลก

กลศาสตร์ดั่งเดิมได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ โดยสัมพัทธภาพพิเศษเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วของแสง ส่วนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงในระดับลึก

เคลื่อนที่แบบสม่ำเสมอ

เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในทิศทางใด ๆ เป็นระยะ ๆ ปกติจะเรียกว่า "การเคลื่อนที่แบบสม่ำเสมอ" ตัวอย่างเช่นจักรยานเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงโดยมีความเร็วคงที่

สมการของเคลื่อนที่แบบสม่ำเสมอ

ถ้า คือ ความเร็วสุดท้าย คือ ความเร็วเริ่มต้น คือ ความเร่ง คือ เวลา คือ การกระจัด

ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่นั้นหมายความว่าความเร็วเริ่มต้นเป็นศูนย์จะได้ว่า

กลศาสตร์ควอนตัม

ดูบทความหลักที่: กลศาสตร์ควอนตัม

กลศาสตร์ควอนตัมคือชุดของหลักการที่อธิบายถึง ความจริงทางกายภาพในระดับอะตอมของสสาร (โมเลกุลและอะตอม) และอนุภาคย่อยของอะตอม (อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอนและแม้แต่อนุภาคมูลฐานที่เล็กกว่าเช่นควาร์ก) คำอธิบายเหล่านี้รวมถึงพฤติกรรมที่เหมือนคลื่นและเหมือนอนุภาคของทั้งสสารและการแผ่รังสีตามที่อธิบายไว้ในความเป็นทวิภาคของคลื่น–อนุภาค[ต้องการอ้างอิง]

ในกลศาสตร์ดั่งเดิม การวัดและการทำนายสถานะของวัตถุสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ เช่น ตำแหน่ง และ ความเร็ว ในกลศาสตร์ควอนตัมเนื่องจากหลักความไม่แน่นอน สถานะที่สมบูรณ์ของอนุภาคย่อย เช่น ตำแหน่งและความเร็วไม่สามารถกำหนดได้พร้อม ๆ กัน[ต้องการอ้างอิง]

นอกจากการอธิบายการเคลื่อนที่ในระดับอะตอมแล้วกลศาสตร์ควอนตัมยังเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่มีขนาดใหญ่เช่น ของไหลยวดยิ่ง สภาพนำยวดยิ่ง และ ระบบชีวภาพรวมทั้งการทำงานของเซลล์รับกลิ่นและโครงสร้างของโปรตีน[ต้องการอ้างอิง]

ภาษาอื่น ๆ
Afrikaans: Beweging
Alemannisch: Bewegung (Physik)
العربية: حركة (فيزياء)
অসমীয়া: চলন
asturianu: Movimientu
azərbaycanca: Mexaniki hərəkət
беларуская: Механічны рух
беларуская (тарашкевіца)‎: Мэханічны рух
български: Движение
বাংলা: গতি
bosanski: Kretanje
català: Moviment
کوردی: جووڵە
Cymraeg: Mudiant
Ελληνικά: Κίνηση
Esperanto: Movado (fiziko)
eesti: Liikumine
euskara: Higidura
فارسی: حرکت
galego: Movemento
हिन्दी: गति (भौतिकी)
hrvatski: Gibanje
Bahasa Indonesia: Gerak
Ido: Movo
italiano: Moto (fisica)
ಕನ್ನಡ: ಚಲನೆ
македонски: Движење (физика)
മലയാളം: ചലനം
монгол: Хөдөлгөөн
मराठी: गती
Bahasa Melayu: Pergerakan (fizik)
norsk nynorsk: Rørsle i fysikk
português: Movimento
Runa Simi: Kuyuy
sardu: Movimentu
sicilianu: Motu (fìsica)
srpskohrvatski / српскохрватски: Gibanje
Simple English: Movement
slovenčina: Mechanický pohyb
slovenščina: Gibanje
српски / srpski: Кретање
Basa Sunda: Gerak
ತುಳು: ಚಲನೆ
తెలుగు: చలనం
тоҷикӣ: Ҳаракат
Türkmençe: Mehaniki hereket
Tagalog: Mosyon
Türkçe: Hareket (fizik)
українська: Рух (механіка)
Tiếng Việt: Chuyển động
ייִדיש: באוועגונג
Yorùbá: Ìmúrìn
Bân-lâm-gú: Tín-tāng
粵語: