Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z polityką plików cookies.
Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.

Kinematyka


Kinematyka – dział mechaniki, w którym bada się ruch, bez uwzględnienia masy ciał i sił na nie oddziałujących.  Głównymi pojęciami kinematyki są: czas, przestrzeń i ruch. Ze względu na prędkość ciał, mechanikę można podzielić na dwa działy: mechanikę klasyczną – kinematykę dla
prędkości ruchów ciał dużo mniejszych od prędkości światła, oraz mechanikę relatywistyczną – kinematyka prędkości ciał zbliżonych do prędkości światła, można też wyróżnić mechanikę kwantową, która zajmuje się kinematyką ruchów mikrocząstek.

Aby opisać ruch ciała względem danego układu odniesienia trzeba wyznaczyć ilość stopni swobody danego ciała, dla punktu będą to trzy stopnie swobody w trójwymiarowej przestrzeni (długość, wysokość, głębokość), dla ciała sztywnego można wyróżnić już sześć stopni swobody, poza wymienionymi wyżej dochodzi jeszcze wirowanie ciała w trzech podstawowych kierunkach (skręcanie lub wirowanie w kierunku długości, skręcanie w kierunku wysokości, skręcanie w kierunku głębokości).

Główne wielkości kinematyczne to:

Prędkość – \(v\) – \([m/s]\); \([km/h]\)

Przyspieszenie – \(a\) – \([m/s2]\); \([km/s2]\)

Czas – \(t\) – \([s]\); \([h]\)
/>
Droga – \(s\) – \([m]\); \([km]\)

Aby opisać ruch ciała trzeba znać kinematyczne równania ruchu, które ogólnie mówiąc opisują zależność odległości od czasu każdego z stopni swobody w danym układzie odniesienia. Dla punktu będą to trzy stopnie swobody, a równania będą miały postać:

\(
\left\{\begin{matrix}
x=f_1(x)\\
y=f_2(x)\\
z=f_3(x)
\end{matrix}\right. \)


Funkcje opisujące ruch powinny być jednoznaczne - ciało może znajdować się w danej chwili tylko w jednym punkcie; oraz różniczkowalne - w celu wyznaczenia prędkości, lub dwukrotnie różniczkowalne, aby dodatkowo wyznaczyć przyspieszenie, czasem do dokładnego wyznaczenia ruchu ciał przydatne będą pochodne wyższego rzędu. Kinematyczne równania ruchu mogą być przedstawione w układzie kartezjańskim (wysokość, głębokość, szerokość), można je również zapisać w układzie cylindrycznym, kulistym lub innym. Jeśli tor ruchu ciała jest znany, to ruch ciała można zapisać jednym równaniem \(S = f(x)\), opisującym zależność odległości punktu ciała od punktu odniesienia. Liczba równań, opisujących ruch ciała zależy od rodzaju ruchu ciała. Wśród najprostszych ruchów można wymienić ruch postępowy i ruch obrotowy.