Kinematik
Kinematik är den gren av den klassiska mekaniken som beskriver rörelsen hos punkter, kroppar (föremål) och system av kroppar (grupper av föremål) utan att ta hänsyn till orsaken till rörelsen. Termen översattes från franskan; A.M. Ampère använde termen cinématique. Han konstruerade begreppet från grekiskans κίνημα, kinema (rörelse, motion), som härstammar från κινεῖν, kinein (att röra sig). Studiet av kinematik kallas ofta för rörelsens geometri.
För att beskriva rörelser studerar kinematiken punkters, linjers och andra geometriska objekts banor i rummet och vissa av deras egenskaper, t.ex. hastighet och acceleration. Inom astrofysiken används kinematik för att beskriva himlakropparnas och systemens rörelse. Maskinteknik, robotik och biomekanik använder den för att beskriva rörelsen hos system som består av sammanfogade delar, t.ex. en motor, en robotarm eller människokroppens skelett.
Studiet av kinematik kan abstraheras till rent matematiska funktioner. Det är möjligt att representera rotation med element i enhetscirkeln i det komplexa planet. Andra plana algebraer används för att representera den klassiska rörelsens skjuvningsmappning i absolut tid och rum och för att representera Lorentztransformationerna i relativistisk tid och rum. Matematiker har utvecklat en vetenskap om kinematisk geometri, där tiden används som en parameter.
Vissa geometriska transformationer, som kallas rigida transformationer, har utvecklats för att beskriva rörelsen hos komponenterna i ett mekaniskt system. Dessa transformationer förenklar härledningen av dess rörelseekvationer och är centrala för dynamisk analys.
Kinematisk analys är processen att mäta de kinematiska storheter som används för att beskriva rörelse. Inom ingenjörsvetenskapen kan kinematisk analys användas för att fastställa rörelseomfånget för en given mekanism, och i omvänd ordning kan kinematisk syntes konstruera en mekanism för ett önskat rörelseomfång. Dessutom tillämpar kinematiken algebraisk geometri för att studera den mekaniska fördelen av ett mekaniskt system eller en mekanism.
Frågor och svar
F: Vad är kinematik?
S: Kinematik är en gren av den klassiska mekaniken som beskriver rörelsen hos punkter, kroppar (objekt) och system av kroppar (grupper av objekt) utan att ta hänsyn till orsaken till rörelsen.
F: Vad mäter kinematisk analys?
S: Kinematisk analys mäter de kinematiska storheter som används för att beskriva rörelse.
F: Vad är rigida transformationer?
S: Rigida transformationer är vissa geometriska transformationer som används för att beskriva rörelsen hos komponenter i ett mekaniskt system.
F: Hur kan kinematik abstraheras till matematiska funktioner?
Svar: Rotation kan representeras av element i en komplex plan enhetscirkel, och andra plana algebraer kan användas för att representera skjuvningsmappning i absolut tid och rum, och Lorentztransformationer i relativistisk tid och rum.
F: Hur kan kinematik tillämpas inom teknik?
S: Inom teknik kan kinematisk analys användas för att bestämma rörelsefrekvensen för en given mekanism, medan mekanismen i den omvända kinematiska syntesen konstrueras för den önskade rörelsefrekvensen. Den algebraiska geometrin används också för att studera den mekaniska fördelen av ett mekaniskt system eller en mekanism.
F: Var används kinematiska metoder annars än inom ingenjörsvetenskapen?
S: Astrofysiken använder den för att beskriva himlakropparnas rörelser och system; maskinteknik, robotik och biomekanik använder den för att koppla ihop delar som en motor eller en robotarm; matematiker har utvecklat en vetenskap som använder tid som en parameter; och den har använts för att studera rörelserna hos ett mänskligt skelett.
