Kas yra judesio lygtys?

Judėjimo lygtys naudojamos nuolat judančio objekto greičiui, poslinkiui ar pagreitiui nustatyti. Dauguma judesio lygčių taikymo būdų yra naudojami išreikšti, kaip objektas juda veikiamas pastovios tiesinės jėgos. Pagrindinės lygties variantai naudojami siekiant atsižvelgti į objektus, judančius apskritimu arba švytuoklės konfigūracija.

Judėjimo lygtis, dar vadinama diferencine judesio lygtimi, matematiškai ir fiziškai susieja antrąjį Niutono judėjimo dėsnį. Antrasis judėjimo dėsnis, anot Niutono, teigia, kad masė, veikiama jėgos, pagreitės ta pačia kryptimi kaip ir jėga. Jėga ir dydis yra tiesiogiai proporcingi, o jėga ir masė yra atvirkščiai proporcingi.

Standartinės judesio lygtys apima penkis kintamuosius. Vienas kintamasis skirtas objekto pradžios ir pabaigos padėčiai, taip pat žinomai kaip poslinkis. Du kintamieji rodo pradinį ir galutinį greičio matavimus, atitinkamai žinomus kaip greičio pokytis. Ketvirtasis kintamasis apibūdina pagreitį. Penktasis kintamasis reiškia laiko intervalą.

Klasikinė lygtis, skirta objekto tiesiniam pagreičiui išspręsti, parašyta kaip greičio pokytis, padalytas iš laiko pokyčio. Judėjimo lygtis paprastai nustatoma naudojant tris kinetinius kintamuosius: greitį, poslinkį ir pagreitį. Pagreitį galima išspręsti naudojant greitį ir poslinkį tol, kol problemai galioja antrasis judėjimo dėsnis.

Kai objektas nuolat greitėja pagal sukimosi trajektoriją, judėjimo lygtys skiriasi. Šioje situacijoje klasikinė objekto apskritimo pagreičio lygtis parašyta naudojant pradinį ir kampinį greitį, kampinį poslinkį ir kampinį pagreitį.

Sudėtingesnis judėjimo lygčių taikymas yra švytuoklės judėjimo lygtis. Pagrindinė lygtis yra žinoma kaip Mathieu lygtis. Jis išreiškiamas naudojant pagreičio gravitacijos konstantą, švytuoklės ilgį ir kampinį poslinkį.
Egzistuoja keletas prielaidų, kurios turi būti įvykdytos, norint naudoti tokią lygtį su švytuoklės konfigūracija susijusiai problemai. Pirmoji prielaida yra ta, kad strypas, jungiantis masę su ašies tašku, yra nesvarus ir išlieka įtemptas. Antroji prielaida yra ta, kad judėjimas ribojamas dviem kryptimis, pirmyn ir atgal. Trečioji prielaida yra ta, kad dėl oro pasipriešinimo ar trinties prarandama energija yra nereikšminga. Pagrindinės lygties variantai naudojami be galo mažiems virpesiams, sudėtinėms švytuoklėms ir kitoms konfigūracijoms atsižvelgti.