Kinemātika
Kinemātika ir klasiskās mehānikas nozare, kas apraksta punktu, ķermeņu (objektu) un ķermeņu sistēmu (objektu grupu) kustību, neaplūkojot šīs kustības cēloni. Termins tika pārtulkots no franču valodas; A. M. Ampērs lietoja terminu cinématique. Viņš šo terminu veidoja no grieķu κίνημα, kinema (kustība, kustība), kas atvasināts no κινεῖν, kinein (kustēties). Kinemātikas zinātni bieži dēvē par kustības ģeometriju.
Lai aprakstītu kustību, kinemātika pēta punktu, līniju un citu ģeometrisko objektu ceļus telpā, kā arī dažas to īpašības, piemēram, ātrumu un paātrinājumu. Astrofizikā kinemātika tiek izmantota, lai aprakstītu debess ķermeņu un sistēmu kustību. Mašīnbūvē, robotikā un biomehānikā to izmanto, lai aprakstītu tādu sistēmu kustību, kas sastāv no savienotām daļām, piemēram, dzinēja, robota rokas vai cilvēka ķermeņa skeleta.
Kinemātikas pētījumus var abstrahēt tīri matemātiskās funkcijās. Rotāciju ir iespējams attēlot ar vienības apļa elementiem kompleksajā plaknē. Citas plakanās algebras izmanto, lai attēlotu klasiskās kustības bīdes kartēšanu absolūtajā laikā un telpā un lai attēlotu Lorenca transformācijas relatīvistiskajā telpā un laikā. Matemātiķi ir izstrādājuši kinemātiskās ģeometrijas zinātni, kurā laiks tiek izmantots kā parametrs.
Lai aprakstītu mehāniskās sistēmas komponentu kustību, ir izstrādātas noteiktas ģeometriskas transformācijas, ko sauc par stingrām transformācijām. Šīs transformācijas vienkāršo kustības vienādojumu atvasināšanu, un tās ir būtiskas dinamiskajā analīzē.
Kinemātiskā analīze ir kinemātisko lielumu mērīšanas process, ko izmanto kustības aprakstīšanai. Inženierzinātnēs kinemātisko analīzi var izmantot, lai noteiktu konkrēta mehānisma kustības diapazonu, un, darbojoties otrādi, kinemātiskā sintēze projektē mehānismu vēlamajam kustības diapazonam. Turklāt kinemātikā izmanto algebrisko ģeometriju, lai pētītu mehāniskās sistēmas vai mehānisma mehāniskās priekšrocības.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir kinemātika?
A: Kinemātika ir klasiskās mehānikas nozare, kas apraksta punktu, ķermeņu (objektu) un ķermeņu sistēmu (objektu grupu) kustību, neņemot vērā kustības cēloni.
J: Ko mēra ar kinemātisko analīzi?
A: Kinemātiskā analīze ļauj izmērīt kinemātiskos lielumus, ko izmanto kustības aprakstīšanai.
J: Kas ir cietās transformācijas?
A: Stingrās transformācijas ir noteiktas ģeometriskas transformācijas, ko izmanto, lai aprakstītu komponentu kustību mehāniskā sistēmā.
J: Kā kinemātiku var abstrahēt matemātiskās funkcijās?
A: Rotāciju var attēlot ar kompleksās plaknes vienības apļa elementiem, un citas plaknes algebras var izmantot, lai attēlotu bīdes kartēšanu absolūtajā laikā un telpā un Lorenca transformācijas relatīvistiskajā telpā un laikā.
J: Kā kinemātiku var pielietot inženierzinātnēs?
A: Inženierzinātnēs kinemātisko analīzi var izmantot, lai noteiktu konkrēta mehānisma kustības frekvenci, savukārt apgrieztajā kinemātiskajā sintēzē mehānisms tiek konstruēts vēlamajam kustības frekvencei. Tajā tiek izmantota arī algebriskā ģeometrija, lai pētītu mehāniskās sistēmas vai mehānisma mehāniskās priekšrocības.
J: Kur citur, izņemot inženierzinātnēs, tiek izmantotas kinemātiskās metodes?
A: Astrofizikā to izmanto, lai aprakstītu debess ķermeņu kustības un sistēmas; mašīnbūvē, robotikā un biomehānikā to izmanto savienotām detaļām, piemēram, motoram vai robotizētai rokai; matemātiķi ir izstrādājuši zinātni, kas izmanto laiku kā parametru; un tā ir izmantota, lai pētītu cilvēka skeleta kustības.
