Eine Translationsbewegung ist eine Bewegung eines Objekts ohne Änderung seiner Orientierung relativ zu einem festen Punkt, im Gegensatz zu einer Rotationsbewegung, bei der sich das Objekt um eine Achse dreht. Mit anderen Worten, ein Pfeil, der auf ein Objekt gemalt wird, das eine reine Translationsbewegung durchmacht, würde weiterhin in dieselbe Richtung zeigen; jede Drehung würde dazu führen, dass der Pfeil die Richtung ändert. In der realen Welt sind die meisten Bewegungen eine Kombination aus beiden. Im Weltraum beispielsweise ändern Objekte wie Sterne, Planeten und Asteroiden ständig ihre Position zueinander, drehen sich aber auch unweigerlich. Das Verständnis der Translationsbewegung spielt eine Schlüsselrolle in der grundlegenden Physik und beim Verständnis des Verhaltens sich bewegender Objekte im Allgemeinen, von Atomen bis hin zu Galaxien.
Theoretisch muss eine reine Translationsbewegung keine Geradeausfahrt beinhalten. Es ist möglich, dass sich ein Objekt auf einer gekrümmten Bahn bewegt, ohne seine Ausrichtung zu ändern; In den meisten realen Situationen würde eine Richtungsänderung jedoch eine Drehung um eine Achse, also eine Drehung, beinhalten. Translationale Bewegung bedeutet in der Luftfahrt eine Bewegung entlang einer geraden Linie, vorwärts oder rückwärts, nach links oder rechts und nach oben oder unten. Wenn ein Flugzeug einen Flughafen umkreist, ändert es ständig seine Ausrichtung und erfährt ein gewisses Maß an Rotation.
Translationale Dynamik
Das Studium der Translationsbewegung ist als Translationsdynamik bekannt und verwendet eine Reihe von Gleichungen, um die Bewegung von Objekten und deren Beeinflussung durch verschiedene Kräfte zu analysieren. Zu den Werkzeugen, die zum Studium der Bewegung verwendet werden, gehören die Newtonschen Bewegungsgesetze. Das erste Gesetz besagt zum Beispiel, dass ein Objekt seine Bewegung nicht ändert, wenn keine Kraft auf es einwirkt, während das zweite Gesetz besagt, dass die Kraft gleich der Masse multipliziert mit der Beschleunigung ist. Anders ausgedrückt ist die Beschleunigung gleich der Kraft geteilt durch die Masse, was bedeutet, dass es schwieriger ist, die Translationsbewegung eines massiven Objekts zu ändern als eines weniger massiven. Zu den Kräften, die auf ein Objekt wirken können, gehören Schwerkraft und Reibung.
Atome und Moleküle
Auf molekularer Ebene lässt sich die Temperatur eines Stoffes weitgehend über die Translationsbewegung seiner Atome oder Moleküle definieren. Die Rotation spielt auch eine Rolle bei der molekularen Bewegung, aber in Bezug auf die Temperatur ist sie nicht wichtig. Wird einem Festkörper Wärme zugeführt, wird elektromagnetische Energie in kinetische Energie umgewandelt, indem sich seine Moleküle schneller bewegen. Dies erhöht seine Temperatur und kann zu einer Volumenausdehnung führen. Bei ausreichender Wärmezufuhr schmilzt das Material in einen flüssigen Zustand und kocht schließlich zu einem Gas, da die durchschnittliche Geschwindigkeit der Moleküle zunimmt.
Die Moleküle in einer Wärme ausgesetzten Substanz verhalten sich nach den Newtonschen Bewegungsgesetzen. Moleküle mit mehr Masse benötigen mehr Kraft, um ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Schwerere Stoffe benötigen daher in der Regel mehr Wärme, um sie zum Schmelzen oder Kochen zu bringen. Andere Kräfte können jedoch auch auf Moleküle wirken, um sie zurückzuhalten, daher gilt diese Regel nicht immer. Wasser beispielsweise hat einen höheren Siedepunkt, als man aufgrund seines Molekulargewichts aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen, die die Moleküle zusammenhalten, erwarten würde.
Bewegung auf makroskopischer Ebene
Die meisten Bewegungen in der physischen Welt sind eine Kombination aus Translationsbewegung und Rotationsbewegung, wobei letztere die Richtung auf der Achse steuert, während erstere das Objekt in diese Richtung treibt. Der menschliche Körper bewegt sich mit einer Kombination dieser beiden Bewegungsarten. Die Gliedmaßen rotieren auf ihren Gelenken und geben den Impuls für gerichtete Bewegungen, wie zum Beispiel das Gehen. Der Mensch kann auf diese Weise über unterschiedliche Steigungen gehen, ohne seine Gesamtorientierung zu ändern.
Experimente haben ergeben, dass eine kombinierte Translations- und Rotationsbewegung hinsichtlich der kinetischen Energie effizienter ist als eine alleinige Translation. Eine reine Translationsbewegung erzeugt eine ständige Reibung gegen die umgebenden Oberflächen, sogar gegen die Luft, was im Laufe der Zeit zu einem größeren Verlust an kinetischer Energie und Impuls führt. Durch das Hinzufügen von Rotationsbewegungen wird die Reibung verringert, sodass die kinetische Energie über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt. Ein Rad, das über eine Oberfläche rollt, weist beispielsweise beide Bewegungsarten auf und erfährt weit weniger Reibung als dies der Fall wäre, wenn es ohne Rotation vorwärts geschoben würde.