Pohyb neboli pohyb je stav, kdy se mění poloha něčeho, tj. mění se místo, kde se něco nachází. Letící pták nebo jdoucí člověk se pohybují, protože mění místo, kde se nacházejí, z jednoho místa na druhé. S pohybem souvisí mnoho druhů vědy a matematiky.

Například díky práci vědců jako Galileo Galilei a AlbertEinstein víme, že poloha a pohyb jsou relativní. To znamená, že poloha všech věcí závisí na tom, kde se nacházejí ve vztahu k jiným věcem. Například míč je vzdálen 5 stop od krabice, 3 stopy od židle a metr od stolu. Podle Einsteina poloha míče znamená, jak daleko je míč od ostatních věcí, takže tím, že jsem vám řekl, jak daleko byl míč od ostatních věcí, jsem vám řekl jeho polohu. Pohyb předmětu je také relativní. Jeho pohyb závisí na tom, kde se nachází vzhledem k ostatním věcem a kam se vzhledem k ostatním věcem chystá.

Na pohybu se podílí mnoho faktorů, například rychlost, zrychlení, gravitace, magnetická přitažlivost a odpudivost, tření a setrvačnost. K pohybu je také zapotřebí práce. Světlo se pohybuje rychlostí přibližně 300 000 kilometrů za sekundu nebo 186 000 mil za sekundu.

Definice a základní pojmy

Pohyb lze definovat jako změnu polohy tělesa v čase vůči zvolenému referenčnímu bodu (vztažné soustavě). Základními veličinami popisujícími pohyb jsou dráha (s), čas (t), rychlost a zrychlení. Pro jednoduchý rovnoměrný pohyb platí vztah v = s/t, kde v je průměrná rychlost.

Relativita a vztažné soustavy

Poloha i pohyb jsou relativní vůči zvolené vztažné soustavě. V mechanice rozlišujeme zejména inerciální vztažné soustavy (kde platí Newtonovy zákony bez kvalitativních oprav) a neinerciální soustavy (zrychlené soustavy, kde se objevují zdánlivé síly jako odstředivá síla). Speciální teorie relativity (Einstein) dále ukázala, že rychlost světla je stejná ve všech inerciálních soustavách a že čas a délka závisí na rychlosti pozorovatele, což vede k efektům jako dilatace času nebo kontrakce délek.

Rychlost, zrychlení a vektorové pojetí

Je důležité rozlišovat mezi skalární velikostí rychlosti (často označovanou prostě jako rychlost = rychlost bez směru, anglicky "speed") a vektorovou veličinou rychlost (ukazuje i směr pohybu, anglicky "velocity").

  • Průměrná rychlost: v = s/t (dráha dělená časem).
  • Okamžitá rychlost: limitní hodnota dráhy dělené času při t→0; u vektorových veličin vyjadřuje i směr.
  • Zrychlení: a = Δv/Δt, popisuje změnu rychlosti v čase (může měnit velikost i směr rychlosti).

Příčiny pohybu a Newtonovy zákony

Newtonova mechanika popisuje vztah mezi silami působícími na těleso a jeho pohybem:

  • První Newtonův zákon (setrvačnost): Těleso zůstává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud na něj nepůsobí výslednice sil.
  • Druhý Newtonův zákon: Síla F působící na těleso o hmotnosti m způsobí zrychlení a = F/m (nebo F = m·a).
  • Třetí Newtonův zákon: Každá akce má stejnou a opačnou reakci — síly mezi dvěma tělesy jsou vzájemné a stejné velikosti.

Kromě sil mechanických (kontaktních) může pohyb ovlivňovat gravitační síla, elektromagnetické síly, tření nebo odpor prostředí. Tření a odpor často zpomalují pohyb a přeměňují mechanickou energii na teplo.

Energie, práce a zákony zachování

Práce je veličina popisující přenos energie silou působící přes dráhu. Pro jednoduchý případ W = F·s (pokud síla působí ve směru posunutí). Mechanická energie tělesa se skládá z kinetické energie (pohybu) a potenciální energie (vzhledem k poli, např. gravitačnímu). Platí zákon zachování energie — v izolovaném systému se celková energie nemění.

Speciální teorie relativity navíc ukazuje ekvivalenci hmoty a energie vyjádřenou vztahem E = m c^2, kde c je rychlost světla.

Druhy pohybu a příklady

  • Rovnoměrný přímočarý pohyb — konstantní rychlost, přímá dráha.
  • Rovnoměrně zrychlený pohyb — konstantní zrychlení (např. volný pád bez odporu vzduchu).
  • Křivočarý pohyb — rychlost se mění směrem (např. pohyb po kružnici s centrálním zrychlením).
  • Oscilační pohyb — periodické kmitání kolem rovnovážné polohy (např. kyvadlo, pružina).

Jednotky a měření

Základní jednotkou dráhy je metr (m), času sekunda (s). Rychlost se pak udává v m/s nebo v km/h. Pro gravitační zrychlení u Země se běžně používá g ≈ 9,81 m/s^2. Rychlost světla ve vakuu je c ≈ 299 792 km/s (v běžných přepočtech často uváděno ~300 000 km/s nebo ~186 000 mil/s) — toto číslo je klíčové pro relativistické jevy.

Souhrn

Pohyb je základní fyzikální jev popisovaný polohou v čase vůči vztažné soustavě. Je řízen silami, popisován veličinami jako dráha, rychlost a zrychlení, a vysvětlován pomocí Newtonových zákonů i moderních teorií jako je Einsteinova teorie relativity. Pochopení pohybu je základem mechaniky, inženýrství, astronomie i mnoha dalších oborů.