Движение

Движение — это создание силы посредством любой комбинации толчка или тяги для изменения поступательного движения объекта, который обычно представляет собой твердое тело (или сочлененное твердое тело), но может также относиться к жидкости . ^[1] Этот термин происходит от двух латинских слов: pro , что означает «перед» или «вперед» ; и pellere , что означает водить машину . ^[2] Двигательная установка состоит из источника механической энергии и движителя (средства преобразования этой мощности в тяговую силу).

Передергивание гитарной струны с целью вызвать вибрационное перемещение технически является формой движения гитарной струны; в этом словаре это обычно не изображается, хотя считается, что человеческие мышцы приводят в движение кончики пальцев. На движение объекта, движущегося через гравитационное поле , влияет это поле, и в некоторых системах отсчета физики говорят о гравитационном поле, генерирующем силу, действующую на объект, но по глубоким теоретическим причинам физики теперь рассматривают криволинейную траекторию объекта. свободное перемещение в пространстве-времени, сформированное гравитацией как естественное движение объекта, на которое не влияет движущая сила (с этой точки зрения падающее яблоко считается недвижимым, в то время как наблюдатель за яблоком, стоящим на земле, считается приводиться в движение реактивной силой поверхности Земли).

Биологические двигательные системы используют мышцы животного в качестве источника энергии, а конечности, такие как крылья , плавники или ноги, в качестве движителей. Технологическая , система использует двигатель или мотор в качестве источника энергии (обычно называемый силовой установкой ), а также колеса и оси гребные винты или реактивное сопло для создания силы. такие компоненты, как сцепления или коробки передач Для соединения двигателя с осями, колесами или гребными винтами могут потребоваться . Технологическая/биологическая система может использовать мышечную работу человека или дрессированного животного для приведения в действие механического устройства.

Маленькие предметы, такие как пули , летящие с высокой скоростью, известны как снаряды ; более крупные объекты, движущиеся с высокой скоростью, часто в баллистическом полете , известны как ракеты или ракеты .

Влияние на вращательное движение технически также является формой движения, но в речи автомеханик может предпочесть описать горячие газы в цилиндре двигателя как приводящие в движение поршень (поступательное движение), который приводит в движение коленчатый вал (вращательное движение), а затем коленчатый вал. приводит в движение колеса (вращательное движение), а колеса толкают автомобиль вперед (поступательное движение). В просторечии движение связано с пространственным перемещением в большей степени, чем локальные формы движения, такие как вращение или вибрация. Другой пример: внутренние напряжения во вращающемся бейсбольном мяче заставляют поверхность бейсбольного мяча двигаться по синусоидальной или винтовой траектории, чего не произошло бы в отсутствие этих внутренних сил; эти силы соответствуют техническому определению движения из механики Ньютона , но на этом языке о них обычно не говорят.

Автомобильная тяга

Воздушная тяга

Силовая установка летательного аппарата обычно состоит из авиационного двигателя и некоторых средств создания тяги, таких как воздушный винт или реактивное сопло .

Силовая установка самолета должна достигать двух целей. Во-первых, тяга двигательной установки должна уравновешивать сопротивление самолета во время крейсерского полета. Во-вторых, чтобы самолет мог разогнаться, тяга двигательной установки должна превышать сопротивление самолета. Чем больше разница между тягой и сопротивлением, называемая избыточной тягой, тем быстрее будет ускоряться самолет. ^[2]

Некоторые самолеты , такие как авиалайнеры и грузовые самолеты , проводят большую часть своей жизни в крейсерском режиме. Для этих самолетов не так важна избыточная тяга, как высокая эффективность двигателя и низкий расход топлива. Поскольку тяга зависит как от количества перемещаемого газа, так и от скорости, мы можем создать большую тягу, ускоряя большую массу газа на небольшую величину или ускоряя небольшую массу газа на большую величину. Из-за аэродинамической эффективности пропеллеров и вентиляторов более эффективно использовать топливо для ускорения большой массы на небольшую величину, поэтому турбовентиляторные и турбовинтовые двигатели с большим двухконтурным режимом обычно используются на грузовых самолетах и авиалайнерах. ^[2]

Некоторым самолетам, таким как истребители или экспериментальные высокоскоростные самолеты, требуется очень большая избыточная тяга для быстрого ускорения и преодоления высокого сопротивления, связанного с высокими скоростями. Для этих самолетов не так важна эффективность двигателя, как очень высокая тяга. Современные боевые самолеты обычно имеют форсажную камеру к турбовентиляторному двигателю с малой двухконтурностью . Будущие гиперзвуковые самолеты могут использовать какой-либо тип прямоточного воздушно-реактивного двигателя или ракетную двигательную установку. ^[2]

Земля

Наземное движение — это любой механизм перемещения твердых тел по земле, обычно в целях транспортировки . В стандартных применениях двигательная система часто состоит из комбинации двигателя или мотора , коробки передач , колеса и осей .

Маглев

Transrapid 09 на испытательном полигоне Эмсланд в Германии

Маглев (производное от магнитной для подвешивания, направления и приведения в движение транспортных средств с помощью магнитов , левитации ) — это транспортная система, которая использует магнитную левитацию а не с помощью механических методов, таких как колеса, оси и подшипники . При использовании магнитной подвески транспортное средство поднимается на небольшое расстояние от направляющей с помощью магнитов для создания подъемной силы и тяги. Утверждается, что транспортные средства на магнитной подвеске передвигаются более плавно и бесшумно и требуют меньшего обслуживания, чем колесные общественного транспорта системы . Утверждается, что отсутствие зависимости от трения также означает, что ускорение и замедление могут значительно превосходить возможности существующих видов транспорта. Мощность, необходимая для левитации, не составляет особенно большого процента от общего потребления энергии; большая часть используемой мощности необходима для преодоления сопротивления воздуха ( лобового сопротивления ), как и в любом другом высокоскоростном виде транспорта.

Морской

Морская двигательная установка — это механизм или система, используемая для создания тяги для перемещения корабля или лодки по воде. Хотя весла и паруса на некоторых небольших лодках все еще используются , большинство современных кораблей приводятся в движение механическими системами, состоящими из двигателя или двигателя, вращающего гребной винт , или, реже, в водометных приводах, крыльчатку . Морская инженерия – это дисциплина, занимающаяся проектированием морских двигательных установок .

Паровые двигатели их в основном заменили двухтактные или четырехтактные дизельные двигатели, подвесные моторы и газотурбинные двигатели были первыми механическими двигателями, использовавшимися в судовых двигательных установках, но на более быстрых кораблях . Ядерные реакторы, производящие пар, используются для приведения в движение военных кораблей и ледоколов , а также предпринимались попытки использовать их для питания коммерческих судов. Электродвигатели использовались на подводных лодках и электрических лодках и были предложены для энергоэффективной двигательной установки. ^[3] Недавние разработки в области двигателей, работающих на сжиженном природном газе (СПГ), получают признание благодаря низкому уровню выбросов и экономическим преимуществам.

Космос

Движение космического корабля — это любой метод, используемый для ускорения космических кораблей и искусственных спутников . Существует много разных методов. Каждый метод имеет свои недостатки и преимущества, а двигательная установка космических аппаратов является активной областью исследований. Однако сегодня большинство космических кораблей приводятся в движение за счет нагнетания газа из задней части корабля на очень высокой скорости через сверхзвуковое сопло Лаваля . Этот тип двигателя называется ракетным двигателем .

Все современные космические корабли для запуска используют химические ракеты ( двухтопливные или твердотопливные ), хотя некоторые (например, ракета Pegasus и SpaceShipOne ) использовали воздушно-реактивные двигатели на своей первой ступени . Большинство спутников имеют простые надежные химические двигатели (часто монотопливные ракеты ) или резистивные ракеты для удержания на орбите , а некоторые используют импульсные колеса для управления ориентацией . Спутники советского блока десятилетиями использовали электрическую двигательную установку , а новые западные геоорбитальные космические корабли начинают использовать их для поддержания станции в направлении север-юг и подъема на орбиту. Межпланетные аппараты в основном также используют химические ракеты, хотя некоторые с большим успехом использовали ионные двигатели и двигатели на эффекте Холла (два разных типа электрического двигателя).

Кабель

Канатная дорога — это любая из множества транспортных систем, в которых используются тросы, которые тянут транспортные средства вперед или опускают их с постоянной скоростью. Терминология также относится к транспортным средствам, оснащенным этими системами. Транспортные средства канатной дороги являются безмоторными и безмоторными, и их тянет трос, который вращается внешним двигателем.

Животное

Передвижение животных, которое представляет собой акт самодвижения животного, имеет множество проявлений, включая бег , плавание , прыжки и полет . Животные перемещаются по разным причинам, например, чтобы найти пищу, партнера или подходящую микросреду обитания , а также спастись от хищников. Для многих животных способность передвигаться необходима для выживания, и в результате давление отбора сформировало методы и механизмы передвижения, используемые движущимися организмами. Например, мигрирующие животные, которые путешествуют на огромные расстояния (например, полярная крачка ), обычно имеют механизм передвижения, который требует очень мало энергии на единицу расстояния, тогда как немигрирующие животные, которым часто приходится быстро перемещаться, чтобы спастись от хищников (например, лягушки ), скорее всего, иметь дорогостоящее, но очень быстрое передвижение. Изучение передвижения животных обычно считается разделом биомеханики .

Передвижение требует энергии для преодоления трения , сопротивления , инерции и гравитации , хотя во многих случаях некоторые из этих факторов незначительны. В земной среде гравитация должна быть преодолена, хотя сопротивление воздуха не является проблемой. Однако в водной среде трение (или сопротивление) становится основной проблемой, а сила тяжести вызывает меньшее беспокойство. Хотя животным с естественной плавучестью не нужно тратить много энергии на поддержание вертикального положения, некоторые из них естественным образом тонут, и им приходится тратить энергию, чтобы оставаться на плаву. Сопротивление также может представлять проблему в полете , и аэродинамически эффективные формы тела птиц подчеркивают этот момент. Однако полет представляет собой другую проблему, чем движение в воде, поскольку живой организм не может иметь меньшую плотность, чем воздух. Безногим организмам, передвигающимся по суше, часто приходится бороться с поверхностным трением, но им обычно не требуется тратить значительную энергию на противодействие гравитации.

Третий закон движения Ньютона широко используется при изучении передвижения животных: в состоянии покоя животное, чтобы двигаться вперед, должно толкать что-то назад. Наземные животные должны толкать твердую землю; плавающие и летающие животные должны отталкиваться от жидкости ( воды или воздуха ). ^[4] Влияние сил во время передвижения на конструкцию скелетной системы также важно, как и взаимодействие между локомоцией и физиологией мышц, при определении того, как структуры и эффекторы локомоции обеспечивают или ограничивают движение животного.

См. также

Ссылки

^ Рэгг, Дэвид В. (1974). Словарь авиации (1-е американское изд.). Нью-Йорк: Frederick Fell, Inc., с. 216. ИСБН 0-85045-163-9 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Руководство для начинающих по двигательной установке НАСА» .
^ «Энергоэффективность – полностью электрический корабль» . Архивировано из оригинала 17 мая 2009 г. Проверено 25 ноября 2009 г.
^ Бивенер, Эндрю А. (19 июня 2003 г.). Передвижение животных . ОУП Оксфорд. ISBN 978-0-19-850022-3 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с движением, на Викискладе?

Пикеринг, Стив (2009). «Эффективность движения» . Шестьдесят символов . Брэйди Харан из Ноттингемского университета .

[1] Рэгг, Дэвид В. (1974). Словарь авиации (1-е американское изд.). Нью-Йорк: Frederick Fell, Inc., с. 216. ИСБН 0-85045-163-9 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Руководство для начинающих по двигательной установке НАСА» .

[3] «Энергоэффективность – полностью электрический корабль» . Архивировано из оригинала 17 мая 2009 г. Проверено 25 ноября 2009 г.

[Bie-4] Бивенер, Эндрю А. (19 июня 2003 г.). Передвижение животных . ОУП Оксфорд. ISBN 978-0-19-850022-3 .

[1]

[2]

[3]

[4]