Liikumine

Liikumine ehk mehaaniline liikumine on füüsikas (mehaanikas) kehade või osakeste asukoha pidev muutumine ajas (aja jooksul). Lokaalselt iseloomustab liikumist kiirus ja globaalset saab seda kirjeldada trajektoori abil. Masspunkti liikumine piirdub asukoha muutumisega. Absoluutsel jäiga keha või kehade süsteemi puhul lisandub massikeskme asukoha muutumisele (kulgliikumine) keha või kehade osade vastastikuse asendi muutus (pöördliikumine). Liikumine võib seisneda ka keha mõõtmete ja kuju ajalises muutumises.  Pikemalt artiklis Liikumise suhtelisus Tänapäeva füüsikas võetakse asukoha mõõtmisel aluseks kindel vaatleja kindlas taustsüsteemis (koordinaadistikus koos kellaga aja mõõtmiseks) ning liikumist vaadeldakse ainult sääraselt fikseeritud taustsüsteemi suhtes. Sellega järgitakse relatiivsusprintsiipi, millest tuleneb, et ei ole olemas absoluutset liikumist. Et absoluutselt liikumatut taustsüsteemi ei ole olemas, siis on iga mehaaniline liikumine suhteline. Taustsüsteemi on võimalik fikseerida lähtudes taustkehadest, mille suhtes liikumist vaadeldakse. Taustsüsteemi valikust sõltub ka see, kas tegemist on liikumise või paigalseisuga. Paigalseisu vaadeldakse füüsikas liikumise erijuhuna.  Pikemalt artiklis Kiirus Kiiruse absoluutväärtuse mõõtühik SI-süsteemis on meeter sekundis. Kiirust mõõdetakse ning liikumist iseloomustatakse osalt selle kaudu, kui suur (SI-süsteemis meetrites mõõdetav) vahemaa läbitakse kindla (SI-süsteemis sekundites mõõdetava) ajavahemiku jooksul. Et liikumine võib toimuda eri suundades ning liikumise suund võib muutuda, siis on liikumise iseloomustamiseks tarvis teada ka liikumise suunda. Sellepärast on kiirus mehaanikas vektoriaalne suurus, mis on iseloomustatav kolme koordinaadiga. Sirgjoonelise liikumise puhul võib piirduda ühe koordinaadiga, nagu tegemist oleks skalaariga. Et liikumise kiirus üldjuhul muutub, siis iseloomustatakse seda kas keskmise kiiruse või hetkkiiruse kaudu. Kiirust iseloomustatakse kiirusvektoriga, mis ristkoordinaadistikus lahutub kolmeks komponendiks: v x {\displaystyle \mathbf {} v_{x}} , v y {\displaystyle \mathbf {} v_{y}} ja v z {\displaystyle \mathbf {} v_{z}} .  Pikemalt artiklis Punktmass Igal kehal on mõõtmed: keha eri osad paiknevad eri kohtades ruumis. Seetõttu liiguvad keha liikumisel selle eri osad üldjuhul erinevalt. Seda tuleb keha liikumise kirjeldamisel arvestada. Paljudes mehaanika ülesannetes võib keha eri osade asukoha erinevuse arvestamata jätta. Kui keha mõõtmed on väikesed võrreldes kaugusega teistest kehadest, võib keha liikumist vaadelda nii, nagu liiguks üksainus punkt (materiaalne punkt). Niiviisi tehakse näiteks siis, kui uuritakse planeetide liikumist ümber Päikese. Kui keha kõik osad liiguvad ühtemoodi (igal hetkel on kõigil keha osadel ühesugune kiirus), siis sellist liikumist nimetatakse kulgliikumiseks. Ka kulgliikumise puhul võib keha liikumist vaadelda materiaalse punkti liikumisena, sest liikumise iseloom ei olene sellest, keha millise osa liikumist vaadeldakse. Liikumist on hõlbus määratleda funktsiooni abil, mis kirjeldab keha asukoha sõltuvust ajast. Selleks vaadeldakse koordinaatide alguspunktist keha asukohta viiva kohavektori r → ( t ) {\displaystyle {\vec {r}}(t)} sõltuvust ajas. Seda sõltuvust võib ka kirjeldada kolme erineva funktsiooni abil, mis näitavad keha asukoha kolme koordinaadi x = x(t), y = y(t), z = z(t) sõltuvust ajast. Selle vektorfunktsiooni (või selle mõne ristprojektsiooni) esimene tuletis aja järgi on hetkkiirus, teine tuletis aja järgi on hetkkiirendus. Kui kiirusvektor ei muutu, siis on tegemist ühtlase sirgjoonelise liikumisega. Ühtlase sirgjoonelise liikumise kiirendus on null. Kui kiirusvektor aja jooksul muutub, siis on tegemist kiirendusega liikumisega. Kiirendusega liikumise puhul on kiirendus nullist erinev. Kiirendusega liikumise näited on vaba langemine ja ühtlane või ebaühtlane ringliikumine.  Pikemalt artiklis Trajektoor Materiaalse punktina vaadeldava keha asukohad liikumisel moodustavad joone, mida nimetatakse keha trajektooriks. Punktmassi sirgjoonelisel liikumisel võivad muutuda kiirusvektori moodul ja suund, kuna siht jääb samaks. Kõverjoonelisel liikumisel võib muutuda ka kiirusvektori siht. Jäiga keha niisugust mehaanilist liikumist, mille puhul keha kõigi punktide trajektoorid on paralleelsed ja kujult ühesugused, nimetatakse kulgliikumiseks ehk translatoorseks liikumiseks. Kui keha kõik punktid liiguvad mööda ringjooni, mille keskpunktid asetsevad ühel ja samal liikumatul sirgel, siis on tegemist mehaanilise liikumisega, mida nimetatakse pöördliikumiseks ehk rotatoorseks liikumiseks. Üldjuhul koosneb jäiga keha mehaaniline liikumine kulg- ja pöördliikumisest.  Pikemalt artiklis Liitliikumine Et keha või masspunkt liigub mingis keskkonnas (näiteks inimene liigub Maa pinnal), mis ise samuti liigub (näiteks Maa liigub ümber Päikese), siis väljaspool seda keskkonda asuv vaatleja jälgib keha liikumist (antud näites inimese liikumist ümber Päikese), mida nimetatakse liitliikumiseks. Kui vaatleja jälgib keha või masspunkti, mis osaleb mitmes liikumises korraga, täheldab ta ühtset liikumist mööda kindlat trajektoori. Liitliikumises osaleva keha asukoha saab määrata liikumiste sõltumatuse printsiibi ehk liikumiste liitmise printsiibi ehk liikumiste superpositsiooniprintsiibi alusel. See printsiip ütleb: Keha (või punktmass) asukoht mis tahes hetkel on määratud nii, nagu see keha (või punktmass) sooritaks kõiki osaliikumisi üksteisest sõltumatult. Liitliikumise näiteks on ka vastuvoolu liikuva paadi liikumine jões, mis kannab paati pärivoolu. Sel juhul liituvad paadi liikumine veepinna suhtes ning jõevee voolamine. Seda superpositsiooniprintsiipi kasutatakse väga tihti selleks, et lahutada mingi liikumine osaliikumisteks valitud sihtides.  Pikemalt artiklis Klassikaline mehaanika Kuni 19. sajandi lõpuni olid Isaac Newtoni poolt teoses "Loodusfilosoofia printsiibid" aksioomide või postulaatidena sõnastatud liikumisseadused füüsika aluseks. Nendel seadustel põhinevat mehaanikat nimetatakse tänapäeval klassikaliseks mehaanikaks ehk Newtoni mehaanikaks. Klassikalisel mehaanikal põhinevad liikuvate kehade trajektooride ja jõudude arvutused olid väga edukad, kuni füüsikutel tekkis võimalus mõõta ja vaadelda väga kiireid füüsikalisi nähtusi.  Pikemalt artiklis Relativistlik mehaanika Väga suurte kiiruste puhul ei anna klassikalise füüsikal põhinevad arvutused enam õigeid tulemusi. Selle asemel kasutatakse Albert Einsteini relatiivsusteooriat. Väikeste kiiruste puhul jääb relatiivsusteooria ja klassikalise füüsika vaheline erinevus mõõtmisvea piiresse, mistõttu kasutatakse Newtoni mehaanikat, mille arvutused on lihtsamad. Valguse kiirusest palju väiksemate kiiruste korral võib liikuva keha massi ja pikkust lugeda konstantseks. Valguse kiiruse lähedaste kehade (näiteks elektronide) liikumist kirjeldab erirelatiivsusteooria. Mass ja pikkus muutuvad Lorentzi teisenduste järgi. Liikumise iseloomu muutumise põhjustena vaadeldakse füüsikas jõude. Liikumise põhjustega tegelev mehaanika haru on dünaamika. Kinemaatika uurib liikumist põhjustele tähelepanu pööramata. Kulgliikumine Mitteühtlane liikumine Sirgjooneline liikumine Ühtlane sirgjooneline liikumine Ühtlaselt kiirenev sirgjooneline liikumine Mitteühtlane sirgjooneline liikumine Kõverjooneline liikumine Paraboolne liikumine Ringliikumine Ühtlane ringliikumine Mitteühtlane ringliikumine Ühtlaselt kiirenev ringliikumine Pöörlemine Veeremine Perioodiline liikumine Võnkumine (mehaaniline) Lihtharmooniline võnkumine Tasapinnaline liikumine Ruumiline liikumine Vaba langemine Browni liikumine Galilei teisendused Kepleri seadused Kinemaatika Kulgemine Liikumisvõrrand Molekulaardünaamika Newtoni seadused Nutatsioon Pretsessioon Retrograadne liikumine Teepikkus Trajektoor Vabadusaste