Kinematika
A kinematika a klasszikus mechanika azon ága, amely pontok, testek (tárgyak) és testrendszerek (tárgycsoportok) mozgását írja le anélkül, hogy a mozgás okát vizsgálná. A kifejezést franciából fordították le; A. M. Ampère a cinématique kifejezést használta. A kifejezést a görög κίνημα, kinema (mozgás, mozdulat) kifejezésből képezte, amely a κινεῖν, kinein (mozogni) szóból származik. A kinematika tanulmányozását gyakran a mozgás geometriájának nevezik.
A mozgás leírása érdekében a kinematika a pontok, vonalak és más geometriai objektumok térbeli pályáit, valamint néhány tulajdonságukat, például a sebességet és a gyorsulást vizsgálja. Az asztrofizika a kinematikát az égitestek és rendszerek mozgásának leírására használja. A gépészet, a robotika és a biomechanika a kinematika segítségével írja le az összekapcsolt részekből álló rendszerek, például egy motor, egy robotkar vagy az emberi test csontvázának mozgását.
A kinematika tanulmányozása tisztán matematikai függvényekké absztrahálható. A forgást a komplex síkban az egységkör elemeivel lehet ábrázolni. Más síkalgebrákat használunk a klasszikus mozgás nyírási leképezésének ábrázolására az abszolút időben és térben, valamint a relativisztikus tér és idő Lorentz-transzformációinak ábrázolására. A matematikusok kifejlesztették a kinematikai geometria tudományát, amely az időt paraméterként használja.
Bizonyos geometriai transzformációkat, amelyeket merev transzformációknak neveznek, egy mechanikai rendszer alkotóelemeinek mozgásának leírására fejlesztettek ki. Ezek a transzformációk leegyszerűsítik a mozgásegyenletek levezetését, és központi szerepet játszanak a dinamikai analízisben.
A kinematikai elemzés a mozgás leírására használt kinematikai mennyiségek mérésének folyamata. A mérnöki gyakorlatban a kinematikai analízis egy adott mechanizmus mozgástartományának meghatározására használható, és fordítva, a kinematikai szintézis egy kívánt mozgástartományra tervezett mechanizmust tervez. A kinematika emellett algebrai geometriát alkalmaz egy mechanikai rendszer vagy mechanizmus mechanikai előnyének tanulmányozására.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a kinematika?
V: A kinematika a klasszikus mechanika egyik ága, amely pontok, testek (tárgyak) és testrendszerek (tárgycsoportok) mozgását írja le anélkül, hogy figyelembe venné a mozgás okát.
K: Mit mér a kinematikai elemzés?
A: A kinematikai elemzés a mozgás leírására használt kinematikai mennyiségeket méri.
K: Mik azok a merev transzformációk?
V: A merev transzformációk bizonyos geometriai transzformációk, amelyeket egy mechanikai rendszerben lévő alkatrészek mozgásának leírására használnak.
K: Hogyan lehet a kinematikát matematikai függvényekké absztrahálni?
V: A forgás ábrázolható egy komplex síkbeli egységkör elemeivel, és más síkbeli algebrák használhatók az abszolút térben és időben történő nyírási leképezés, valamint a relativisztikus térben és időben történő Lorentz-transzformációk ábrázolására.
K: Hogyan alkalmazható a kinematika a mérnöki gyakorlatban?
V: A mérnöki gyakorlatban a kinematikai elemzés egy adott mechanizmus mozgásfrekvenciájának meghatározására használható, míg az inverz kinematikai szintézis során a mechanizmust a kívánt mozgásfrekvenciára tervezik. Az algebrai geometriát alkalmazza egy mechanikai rendszer vagy mechanizmus mechanikai előnyének tanulmányozására is.
K: Hol használnak még kinematikai módszereket a mérnöki munkán kívül?
V: Az asztrofizika az égitestek mozgásának és rendszereinek leírására használja; a gépészet, a robotika és a biomechanika olyan összekapcsolt alkatrészekhez, mint egy motor vagy egy robotkar; a matematikusok kifejlesztettek egy olyan tudományt, amely az időt paraméterként használja; és alkalmazták az emberi csontváz mozgásának tanulmányozására.
