Kretanje

Pogled iz voza u pokretu.

Kretanje (u fizici) je promena položaja nekog tela u odnosu na neko drugo telo. Kretanje je glavna osobina materije i sva materija u prirodi se nalazi u stalnom kretanju. Kretanje se matematički opisuje u smislu pomeraja, rastojanja, brzine i ubrzanja. Kretanje tela se posmatra tako što se posmatrač povezuje sa referentnim okvirom i meri promenu položaja tela u odnosu na taj okvir.

Ako se položaj nekog objekta ne menja u odnosu na dati referentni okvir (referentnu tačku), za objekat se kaže da je u mirovanju, nepomičan, nepokretan, stacionaran, ili da ima konstantnu (vremenski-invarijantnu) poziciju u odnosu na njegovo okruženje. Momenat ili impuls je količina koja se koristi za merenje kretanja objekta. Objektov momenat je direktno povezan sa objektovom masom i brzinom, a ukupni impuls svih objekata u izolovanom sistemu (onaj na koji ne utiču spoljašnje sile) ne menja se vremenom, kao što je opisano zakonom o očuvanju impulsa. Kretanje objekta se ne može promeniti, osim ako na njega deluje sila. Ako nema apsolutnog referentnog okvira, apsolutno kretanje se ne može odrediti. Stoga se za sve u svemiru može smatrati da se kreće.

Kretanje se primenjuje na različite fizičke sisteme: na objekte, tela, čestice materije, polja materije, radijaciju, polja zračenja, čestice zračenja, zakrivljenost i prostor-vreme. Može se govoriti i o kretanju slika, oblika i granica. Pojam kretanja, generalno, označava neprekidnu promenu konfiguracije fizičkog sistema u prostoru. Na primer, može se govoriti o kretanju talasa ili o kretanju kvantne čestice, gde se konfiguracija sastoji od verovatnoća da zauzmu određene položaje.

Zakoni kretanja

Glavni članak: Mehanika

U fizici, kretanje se opisuje putem dva seta naizgled kontradiktornih zakona mehanike. Kretanje svih velikih i poznatih objekata u svemiru (kao što su projektili, planete, ćelije, i ljudi) se opisuje klasičnom mehanikom. S druge strane kretanje veoma malih atomskih i subatomskih objekata se opisuje putem kvantne mehanike.

Prvi zakon:	U jednom inercijalnom referentnom okviru, objekat bilo ostaje u mirovanju ili nastavlja da se kreće konstantnom brzinom, osim ukoliko na njega deluje neto sila.
Drugi zakon:	U jednom inercijalnom referentnom okviru, vektorska suma sila F koje deluju na jedan objekat je jednaka masi m tog objekta pomnoženoj sa ubrzanjem a objekta: F = ma.
Treći zakon:	Kad jedno telo deluje silom na drugo telo, drugo telo simultano deluje silom jednake veličine i suprotnog smera na prvo telo.

Relativnost kretanja

S obzirom da kretanje nekog tela ne možemo opaziti nezavisno od promene njegovog položaja u odnosu na druga tela (na primer kretanje voza kada se nalazimo u kupeu ili vagonu voza sa spuštenim zavesama), svako kretanje u prirodi je relativno, a ne apsolutno. Telo u odnosu na koje određujemo kretanje (promenu položaja) drugih tela naziva se referentno telo. Ako još za referentno telo čvrsto vežemo (definišemo) i odgovarajući sistem koordinata koje služe za određivanje položaja drugih tela, onda se takav sistem naziva i referentni sistem ili sistem referencije. U skladu sa principom relativnosti, svi sistemi referencije su ravnopravni ili ekvivalentni.

Principi relativnosti kretanja

Pošto postoji osnovna podela referentnih sistema na inercijalne i neinercijalne, tako se i opšta definicija relativnosti kretanja dodatno razvrstava na tri različita principa relativnosti, a to su:

Galilejeva relativnost

Galilejeva relativnost važi samo za inercijalne sisteme referencije, odnosno sisteme koji se jedan u odnosu na drugi kreću ravnomerno pravolinijski. Pošto samo u ovakvim, inercijalnim, sistemima važi i Galilej-Njutnov princip inercije, inercijalni sistemi se mogu definisati i kao sistemi u kojima važe zakoni Njutnove, klasične, mehanike.

Ajnštajnova specijalna relativnost

Ajnštajnova specijalna relativnost predstavlja proširenje Galilejeve relativnosti sa mehaničkih i na elektromagnetne prirodne pojave. Ajnštajn je prvi shvatio da ne postoje posebni razlozi zbog kojih u svim sistemima u kojima važe zakoni Njutnove mehanike (inercijalni referentni sistemi) ne bi važili (imali istu formu) i Maksvelovi klasični zakoni elektromagnetizma. Ovo tvrđenje, zajedno sa njegovim drugim postulatom o konstantnosti brzine svetlosti, čini osnovu njegove Specijalne teorije relativnosti.

Ajnštajnova opšta relativnost

Ajnštajnova opšta relativnost predstavlja dodatno proširenje ili uopštenje principa relativnosti sa inercijalnih i na neinercijalne sisteme referencije. Neinercijalni sistemi su sistemi koji se nalaze u stanju neravnomernog ili ubrzanog kretanja, odnosno menjaju svoju brzinu bilo po intenzitetu (ubrzavaju ili usporavaju), bilo po pravcu i smeru (krivolinijsko ili kružno kretanje). Za razliku od inercijalnih sistema, u njima ne važe Njutnovi zakoni kretanja, jer na tela tada deluju sile koje nemaju izvorište u drugim telima, koje se zbog toga i nazivaju fiktivnim ili inercijalnim silama (na primer sile čije delovanje osećamo u autobusu koji polazi sa stanice ili se zaustavlja). Ajnštajn je, međutim, u svojoj Opštoj teoriji relativnosti izjednačio ove inercijalne sile sa gravitacionim (Ajnštajnov princip ekvivalentnosti), tako da neinercijalne sisteme možemo definisati i kao sisteme u kojima se opaža delovanje inercijalnih ili gravitacionih sila. Samim time on je okvirima svoje opšte teorije relativnosti uspeo da obuhvati i gravitacione pojave, što je i bio jedan od njegovih osnovnih motiva za napuštanje, odnosno, proširenje njegovog principa specijalne relativnosti. Isti metod, kojim je, kao što se obično kaže, „geometrizovao“ gravitacionu silu Ajnštajnu nije pošlo za rukom da primeni sa uspehom i na elektromagnetnu silu i tako stvori jedinstvenu ili totalnu teoriju fizičkog polja, zbog čega se ova teorija još uvek smatra isključivo Ajnštajnovom teorijom gravitacije. Dakle, da zaključimo, Ajnštajnova opšta teorija relativnosti je teorija koja, osim u inercijalnim, važi i u neinercijalnim ili ubrzanim sistemima referencije, kao i u onim sistemima koji miruju u gravitacionom polju, ili praktično u bilo kojim referentnim sistemima koji se uopšte mogu zamisliti, zbog čega ona i nosi pridev opšta (relativnost).

Vrste kretanja

• Mehaničko kretanje je osnovni vid kretanja materije i predstavlja promenu položaja tela (supstancije) u prostoru i vremenu
• Toplotna kretanja: strujanje, provođenje i zračenje
• Hemijska kretanja (hemijske promene): korozija, sagorevanje i sl.
• Kretanja fizičkih polja: svetlosti i drugih vrsta elektromagnetnog zračenja kao prenosioca elektromagnetne interakcije, hipotetičkih gravitacionih talasa kao prenosioca gravitacione interakcije u gravitacionom polju i sl.
• Talasno kretanje materije spada u poseban vid kretanja

Vidi još

• Inercijalni referentni sistem

Literatura

• Milorad Mlađenović, „Razvoj fizike-mehanika i gravitacija“, Građevinska knjiga, Beograd
• R.G. Lerner; George L. Trigg (1991). Encyclopedia of Physics (second izd.). New York: VCH Publishers. ISBN 0-89573-752-3. OCLC 20853637. 
• Hand, Louis N.; Janet D. Finch (1998). Analytical Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57572-0. OCLC 37903527. 
• Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl (2004-06-16). Fundamentals of Physics (7 Sub izd.). Wiley. ISBN 0-471-23231-9. 
• Forshaw, J. R.; A. Gavin Smith (2009). Dynamics and Relativity. Chichester, UK: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-01460-8. OCLC 291193458. 
• M.R. Spiegel; S. Lipschutz; D. Spellman (2009). Vector Analysis. Schaum's Outlines (2nd izd.). McGraw Hill. str. 33. ISBN 978-0-07-161545-7. 
• Whelan, P. M.; Hodgson, M. J. (1978). Essential Principles of Physics (second izd.). London: John Murray. ISBN 0-7195-3382-1. OCLC 7102249. 
• Hanrahan, Val; Porkess, R (2003). Additional Mathematics for OCR. London: Hodder & Stoughton. str. 219. ISBN 0-340-86960-7. 
• Keith Johnson (2001). Physics for you: revised national curriculum edition for GCSE (4th izd.). Nelson Thornes. str. 135. ISBN 978-0-7487-6236-1. „The 5 symbols are remembered by "suvat". Given any three, the other two can be found.” 
• Halpern, Alvin M. (1988). 3000 Solved Problems in Physics. Schaum Series. New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-025734-4. OCLC 27398318. 
• Kleppner, Daniel; Robert J. Kolenkow (2010). An Introduction to Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-19821-9. OCLC 573196466. 
• Pain, H. J. (1983). The Physics of Vibrations and Waves (3rd izd.). Chichester [Sussex]: Wiley. ISBN 0-471-90182-2. OCLC 9392845. 
• R. Penrose (2007). The Road to Reality. Vintage books. str. 474. ISBN 978-0-679-77631-4. 
• Grant, I. S.; Phillips, W. R. (1990). Electromagnetism. Manchester Physics Series (2nd izd.). Wiley. ISBN 0-471-92712-0. OCLC 21447877. 
• Kibble, T. W. B. (1973). Classical Mechanics. European Physics Series (second izd.). London, UK: McGraw Hill. ISBN 0-07-084018-0. OCLC 856410. 
• C.B. Parker (1994). McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (second izd.). ISBN 0-07-051400-3. 
• J.A. Wheeler; C. Misner; K.S. Thorne (1973). Gravitation. W.H. Freeman & Co. ISBN 0-7167-0344-0. 
• H.D. Young; R.A. Freedman (2008). University Physics (12th izd.). Addison-Wesley (Pearson International). ISBN 978-0-321-50130-1. 
• Alonso, M.; Finn, J. (1992). Fundamental University Physics. Addison-Wesley. 
• Feynman, Richard (1999). The Feynman Lectures on Physics. Perseus Publishing. ISBN 978-0-7382-0092-7. 
• Feynman, Richard; Phillips, Richard (1998). Six Easy Pieces. Perseus Publishing. ISBN 978-0-201-32841-7. 
• Goldstein, Herbert; Charles P. Poole; John L. Safko (2002). Classical Mechanics (3rd izd.). Addison Wesley. ISBN 978-0-201-65702-9. 
• Kibble, Tom W.B.; Berkshire, Frank H. (2004). Classical Mechanics (5th ed.). Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-424-6. 
• Kleppner, D.; Kolenkow, R.J. (1973). An Introduction to Mechanics. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-035048-9. 
• Landau, L.D.; Lifshitz, E.M. (1972). Course of Theoretical Physics, Vol. 1 – Mechanics. Franklin Book Company. ISBN 978-0-08-016739-8. 
• Morin, David (2008). Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions (1st izd.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87622-3. 
• Gerald Jay Sussman; Jack Wisdom (2001). Structure and Interpretation of Classical Mechanics. MIT Press. ISBN 978-0-262-19455-6. 
• O'Donnell, Peter J. (2015). Essential Dynamics and Relativity. CRC Press. ISBN 978-1-4665-8839-4. 
• Thornton, Stephen T.; Marion, Jerry B. (2003). Classical Dynamics of Particles and Systems (5th ed.). Brooks Cole. ISBN 978-0-534-40896-1.