Kinematica
Kinematica is de tak van de klassieke mechanica die de beweging van punten, lichamen (objecten) en systemen van lichamen (groepen van objecten) beschrijft zonder te kijken naar de oorzaak van deze beweging. De term werd vertaald uit het Frans; A.M. Ampère gebruikte de term cinématique. Hij construeerde de term uit het Griekse κίνημα, kinema (beweging, beweging), afgeleid van κινεῖν, kinein (bewegen). De studie van de kinematica wordt vaak aangeduid als de geometrie van de beweging.
Om beweging te beschrijven bestudeert kinematica de paden van punten, lijnen en andere geometrische objecten in de ruimte, en enkele van hun eigenschappen zoals snelheid en versnelling. Astrofysica gebruikt kinematica om de beweging van hemellichamen en -systemen te beschrijven. Machinebouw, robotica en biomechanica gebruiken het om de beweging te beschrijven van systemen die bestaan uit samengevoegde delen zoals een motor, een robotarm of het skelet van het menselijk lichaam.
De studie van de kinematica kan worden geabstraheerd tot puur wiskundige functies. Het is mogelijk om rotatie weer te geven met elementen van de eenheidscirkel in het complexe vlak. Andere vlakke algebra's worden gebruikt om de afschuiving van de klassieke beweging in absolute tijd en ruimte weer te geven en om de Lorentz-transformaties van relativistische ruimte en tijd weer te geven. Wiskundigen hebben een wetenschap van de kinematische meetkunde ontwikkeld, die de tijd als parameter gebruikt.
Bepaalde geometrische transformaties die starre transformaties worden genoemd, zijn ontwikkeld om de beweging van onderdelen van een mechanisch systeem te beschrijven. Deze transformaties vereenvoudigen de afleiding van de bewegingsvergelijkingen en staan centraal in de dynamische analyse.
Kinematische analyse is het proces van het meten van de kinematische grootheden die worden gebruikt om de beweging te beschrijven. In de techniek kan kinematische analyse worden gebruikt om het bewegingsbereik van een bepaald mechanisme te vinden, en, in omgekeerde volgorde, ontwerpt de kinematische synthese een mechanisme voor een gewenst bewegingsbereik. Daarnaast past kinematica algebraïsche geometrie toe op de studie van het mechanische voordeel van een mechanisch systeem of mechanisme.
Vragen en antwoorden
V: Wat is kinematica?
Antwoord: Kinematica is een tak van de klassieke mechanica die de beweging van punten, lichamen (voorwerpen) en systemen van lichamen (groepen van voorwerpen) beschrijft zonder rekening te houden met de oorzaak van die beweging.
V: Wat meet de kinematische analyse?
A: Kinematische analyse meet de kinematische grootheden die worden gebruikt om beweging te beschrijven.
V: Wat zijn starre transformaties?
Antwoord: Stijve transformaties zijn bepaalde geometrische transformaties die worden gebruikt om de beweging van componenten in een mechanisch systeem te beschrijven.
V: Hoe kan kinematica worden geabstraheerd tot wiskundige functies?
Antwoord: Rotatie kan worden voorgesteld door elementen van een complexe vlakke eenheidscirkel, en andere vlakke algebra's kunnen worden gebruikt om shear mapping in absolute tijd en ruimte en Lorentz-transformaties in relativistische ruimte en tijd weer te geven.
V: Hoe kan kinematica in de techniek worden toegepast?
A: Bij engineering kan kinematische analyse worden gebruikt om de bewegingsfrequentie van een bepaald mechanisme te bepalen, terwijl bij omgekeerde kinematische synthese het mechanisme wordt ontworpen voor de gewenste bewegingsfrequentie. Het past ook algebraïsche meetkunde toe om het mechanisch voordeel van een mechanisch systeem of mechanisme te bestuderen.
V: Waar anders worden kinematische methoden gebruikt dan in de techniek?
A: Astrofysica gebruikt het om de bewegingen en systemen van hemellichamen te beschrijven; werktuigbouwkunde, robotica en biomechanica gebruiken het voor verbonden onderdelen zoals een motor of een robotarm; wiskundigen hebben een wetenschap ontwikkeld die tijd als parameter gebruikt; en het is toegepast om de bewegingen van een menselijk skelet te bestuderen.
