Kaj je translacijsko gibanje?

Translacijsko gibanje je gibanje predmeta brez spremembe njegove orientacije glede na fiksno točko, v nasprotju z rotacijskim gibanjem, pri katerem se predmet vrti okoli osi. Z drugimi besedami, puščica, naslikana na predmetu, ki je v čistem translacijskem gibanju, bi še naprej kazala v isto smer; vsako vrtenje bi povzročilo spremembo smeri puščice. V resničnem svetu je večina gibanja kombinacija obeh. V vesolju, na primer, predmeti, kot so zvezde, planeti in asteroidi, nenehno spreminjajo položaj drug glede na drugega, vendar se tudi nenehno vrtijo. Razumevanje translacijskega gibanja igra ključno vlogo v osnovni fiziki in pri razumevanju obnašanja premikajočih se objektov na splošno, od atomov do galaksij.

V teoriji ni nujno, da čisto translacijsko gibanje vključuje potovanje v ravni črti. Možno je, da se predmet premika po ukrivljeni poti, ne da bi spremenil svojo orientacijo; vendar bi v večini resničnih situacij sprememba smeri vključevala obračanje osi, z drugimi besedami, rotacijo. V aeronavtiki translacijsko gibanje pomeni gibanje po ravni črti, naprej ali nazaj, levo ali desno in gor ali dol. Ko letalo kroži okoli letališča, nenehno spreminja svojo orientacijo in je podvrženo določeni stopnji rotacije.

Translacijska dinamika
Študija translacijskega gibanja je znana kot translacijska dinamika in uporablja vrsto enačb za analizo gibanja predmetov in kako nanje vplivajo različne sile. Orodja, ki se uporabljajo za preučevanje gibanja, vključujejo Newtonove zakone gibanja. Prvi zakon na primer pravi, da predmet ne bo spremenil svojega gibanja, razen če nanj deluje sila, medtem ko drugi zakon pravi, da je sila enaka masi, pomnoženi s pospeškom. Drugi način, da to rečemo, je, da je pospešek enak sili, deljeni z maso, kar pomeni, da je težje spremeniti translacijsko gibanje masivnega predmeta kot manj masivnega. Sile, ki lahko delujejo na predmet, vključujejo gravitacijo in trenje.

Atomi in molekule
Na molekularni ravni lahko temperaturo snovi definiramo v veliki meri glede na translacijsko gibanje njenih atomov ali molekul. Rotacija ima tudi vlogo pri molekularnem gibanju, vendar ni pomembna v smislu temperature. Če toploto nanesemo na trdno snov, se elektromagnetna energija pretvori v kinetično energijo, tako da se njene molekule premikajo hitreje. To poveča njegovo temperaturo in lahko povzroči, da se razširi v prostornino. Če se uporabi dovolj toplote, se material stopi v tekoče stanje in končno zavre, da nastane plin, saj se povprečna hitrost molekul povečuje.

Molekule v snovi, ki je izpostavljena toploti, se obnašajo v skladu z Newtonovimi zakoni gibanja. Molekule z večjo maso potrebujejo več sile, da povečajo svojo hitrost. Težje snovi zato običajno potrebujejo več toplote, da se stopijo ali zavrejo. Druge sile pa lahko delujejo tudi na molekule, da jih zadržujejo, zato to pravilo ne drži vedno. Voda ima na primer višjo vrelišče, kot bi pričakovali za njeno molekulsko maso zaradi vodikovih vezi, ki držijo molekule skupaj.

Gibanje na makroskopski ravni
Večina gibanja v fizičnem svetu je kombinacija translacijskega gibanja in rotacijskega gibanja, pri katerem slednji nadzoruje smer na osi, medtem ko prvi poganja predmet v tej smeri. Človeško telo se giblje s kombinacijo teh dveh vrst gibanja. Okončine se vrtijo na svojih sklepih, kar daje zagon za usmerjeno gibanje, kot je hoja. Ljudje lahko hodijo na ta način po različnih pobočjih, ne da bi spremenili svojo splošno orientacijo.
Poskusi so ugotovili, da je kombinirano translacijsko in rotacijsko gibanje učinkovitejše v smislu kinetične energije kot samo translacijsko gibanje. Čisto translacijsko gibanje ustvarja stalno trenje ob okoliške površine, celo zrak, kar sčasoma povzroči večjo izgubo kinetične energije in zagona. Dodajanje rotacijskega gibanja zmanjša trenje, kar omogoča, da kinetična energija vztraja daljše obdobje. Na primer, kolo, ki se kotalja po površini, dokazuje obe vrsti gibanja in doživlja veliko manj trenja, kot bi bilo, če bi ga potiskali brez vrtenja.