Kinematik
Die Kinematik ist der Zweig der klassischen Mechanik, der die Bewegung von Punkten, Körpern (Objekten) und Systemen von Körpern (Gruppen von Objekten) beschreibt, ohne nach der Ursache dieser Bewegung zu suchen. Der Begriff wurde aus dem Französischen übersetzt; A.M. Ampère verwendete den Begriff cinématique. Er konstruierte den Begriff aus dem Griechischen κίνημα, kinema (Bewegung, Bewegung), abgeleitet von κινεῖν, kinein (sich bewegen). Das Studium der Kinematik wird oft als die Geometrie der Bewegung bezeichnet.
Um Bewegung zu beschreiben, untersucht die Kinematik die Bahnen von Punkten, Linien und anderen geometrischen Objekten im Raum sowie einige ihrer Eigenschaften wie Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Astrophysik verwendet die Kinematik zur Beschreibung der Bewegung von Himmelskörpern und Systemen. Maschinenbau, Robotik und Biomechanik verwenden sie zur Beschreibung der Bewegung von Systemen, die aus zusammengefügten Teilen bestehen, wie z.B. einem Motor, einem Roboterarm oder dem Skelett des menschlichen Körpers.
Das Studium der Kinematik lässt sich in rein mathematische Funktionen abstrahieren. Es ist möglich, die Rotation mit Elementen des Einheitskreises in der komplexen Ebene darzustellen. Andere planare Algebren werden zur Darstellung der Scherabbildung der klassischen Bewegung in absoluter Zeit und absolutem Raum und zur Darstellung der Lorentz-Transformationen von relativistischen Raum und Zeit verwendet. Mathematiker haben eine Wissenschaft der kinematischen Geometrie entwickelt, die die Zeit als Parameter verwendet.
Bestimmte geometrische Transformationen, die als starre Transformationen bezeichnet werden, sind entwickelt worden, um die Bewegung von Komponenten eines mechanischen Systems zu beschreiben. Diese Transformationen vereinfachen die Ableitung seiner Bewegungsgleichungen und sind für die dynamische Analyse von zentraler Bedeutung.
Kinematische Analyse ist der Prozess der Messung der kinematischen Größen, die zur Beschreibung der Bewegung verwendet werden. In der Technik kann die kinematische Analyse verwendet werden, um den Bewegungsbereich für einen bestimmten Mechanismus zu finden, und in umgekehrter Richtung kann die kinematische Synthese einen Mechanismus für einen gewünschten Bewegungsbereich entwerfen. Darüber hinaus wendet die Kinematik die algebraische Geometrie auf die Untersuchung des mechanischen Vorteils eines mechanischen Systems oder Mechanismus an.
Fragen und Antworten
F: Was ist Kinematik?
A: Die Kinematik ist der Zweig der klassischen Mechanik, der die Bewegung von Punkten, Körpern (Objekten) und Systemen von Körpern (Gruppen von Objekten) beschreibt, ohne die Ursache für diese Bewegung zu betrachten.
F: Was misst die kinematische Analyse?
A: Die kinematische Analyse misst die kinematischen Größen, die zur Beschreibung der Bewegung verwendet werden.
F: Was sind starre Transformationen?
A: Starre Transformationen sind bestimmte geometrische Transformationen, die dazu dienen, die Bewegung von Komponenten in einem mechanischen System zu beschreiben.
F: Wie kann Kinematik in mathematische Funktionen abstrahiert werden?
A: Es ist möglich, die Rotation mit Elementen des Einheitskreises in der komplexen Ebene darzustellen, und andere planare Algebren können verwendet werden, um Scherabbildungen in absoluter Zeit und absolutem Raum sowie Lorentz-Transformationen in relativistischem Raum und Zeit darzustellen.
F: Wie kann die Kinematik in der Technik angewendet werden?
A: In der Technik kann die kinematische Analyse verwendet werden, um den Bewegungsbereich für einen gegebenen Mechanismus zu ermitteln, während umgekehrt die kinematische Synthese einen Mechanismus für einen gewünschten Bewegungsbereich entwirft. Darüber hinaus wendet sie algebraische Geometrie an, um den mechanischen Vorteil eines mechanischen Systems oder Mechanismus zu untersuchen.
F: Wo wird die Kinematik außer in der Technik noch eingesetzt?
A: In der Astrophysik wird sie zur Beschreibung von Bewegungen und Systemen von Himmelskörpern verwendet; im Maschinenbau, in der Robotik und in der Biomechanik wird sie für zusammengesetzte Teile wie einen Motor oder einen Roboterarm verwendet; Mathematiker haben eine Wissenschaft entwickelt, die die Zeit als Parameter verwendet; und sie wurde zur Untersuchung der Bewegungen des menschlichen Skeletts eingesetzt.
