Kinemaatika
Kinemaatika on klassikalise mehaanika haru, mis kirjeldab punktide, kehade (objektide) ja kehade süsteemide (objektide rühmade) liikumist, vaatlemata selle liikumise põhjust. Termin on tõlgitud prantsuse keelest; A. M. Ampère kasutas terminit cinématique. Ta konstrueeris termini kreeka κίνημα, kinema (liikumine, liikumine), mis on tuletatud sõnast κινεῖν, kinein (liikuma). Kinemaatika uurimist nimetatakse sageli liikumise geomeetriaks.
Liikumise kirjeldamiseks uurib kinemaatika punktide, joonte ja muude geomeetriliste objektide liikumisteed ruumis ning mõningaid nende omadusi, näiteks kiirust ja kiirendust. Astrofüüsika kasutab kineetikat taevakehade ja -süsteemide liikumise kirjeldamiseks. Mehaanika, robootika ja biomehaanika kasutavad seda ühendatud osadest koosnevate süsteemide, näiteks mootori, robotkäe või inimkeha skeleti liikumise kirjeldamiseks.
Kinemaatika uurimist saab abstraheerida puhtmatemaatilisteks funktsioonideks. Pöörlemist on võimalik kujutada kompleksitasandi ühikringi elementidega. Teisi tasapinnalgebraid kasutatakse klassikalise liikumise nihke kujutamiseks absoluutses ajas ja ruumis ning relativistliku ruumi ja aja Lorentzi transformatsioonide kujutamiseks. Matemaatikud on välja töötanud teaduse kineetilise geomeetria, mis kasutab aega parameetrina.
Mehaanilise süsteemi komponentide liikumise kirjeldamiseks on välja töötatud teatavad geomeetrilised teisendused, mida nimetatakse jäigaks teisenduseks. Need teisendused lihtsustavad selle liikumisvõrrandite tuletamist ja on dünaamilise analüüsi jaoks keskse tähtsusega.
Kinemaatiline analüüs on liikumist kirjeldavate kineetiliste suuruste mõõtmise protsess. Inseneriteaduses võib kineetilist analüüsi kasutada antud mehhanismi liikumisulatuse leidmiseks ja vastupidiselt töötades kineetiline süntees projekteerib mehhanismi soovitud liikumisulatuse jaoks. Lisaks sellele rakendatakse kineetika algebralist geomeetriat mehaanilise süsteemi või mehhanismi mehaanilise eelise uurimiseks.
Küsimused ja vastused
K: Mis on kineetika?
V: Kinemaatika on klassikalise mehaanika haru, mis kirjeldab punktide, kehade (objektide) ja kehade süsteemide (objektide rühmade) liikumist, vaatlemata selle liikumise põhjust.
K: Mida mõõdab kineetiline analüüs?
V: Kinemaatiline analüüs mõõdab liikumise kirjeldamiseks kasutatavaid kinemaatilisi suurusi.
K: Mis on jäigad transformatsioonid?
V: Jäigad teisendused on teatavad geomeetrilised teisendused, mida kasutatakse mehaanilise süsteemi komponentide liikumise kirjeldamiseks.
K: Kuidas saab kineetikat abstraheerida matemaatilisteks funktsioonideks?
V: Pöördumist on võimalik esitada kompleksitasapinna ühikringi elementidega, samuti saab kasutada teisi tasapinnalgebraid, et kujutada nihkete kujutamist absoluutses ajas ja ruumis, samuti Lorentzi teisendusi relativistlikus ruumis ja ajas.
K: Kuidas saab kineetikat rakendada inseneriteaduses?
V: Inseneriteaduses võib kineetilist analüüsi kasutada selleks, et leida teatava mehhanismi liikumisulatust, samas kui vastupidiselt töötades projekteerib kineetiline süntees mehhanismi soovitud liikumisulatuse jaoks. Lisaks kasutatakse algebralist geomeetriat, et uurida mehaanilise süsteemi või mehhanismi mehaanilist eelist.
K: Kus veel kasutatakse kinemaatikat peale inseneriteaduse?
V: Astrofüüsika kasutab seda taevakehade liikumise ja süsteemide kirjeldamiseks; masinaehitus, robootika ja biomehaanika kasutavad seda ühendatud osade, näiteks mootori või robotkäe puhul; matemaatikud on välja töötanud teaduse, mis kasutab aega parameetrina; ja seda on rakendatud inimese skeleti liikumise uurimiseks.
