Cinematica
La cinematica è la branca della meccanica classica che descrive il moto di punti, corpi (oggetti) e sistemi di corpi (gruppi di oggetti) senza guardare alla causa di questo moto. Il termine è stato tradotto dal francese; A.M. Ampère ha usato il termine cinématique. Ha costruito il termine dal greco κίνημα, kinema (movimento, moto), derivato da κινεῖν, kinein (muoversi). Lo studio della cinematica è spesso indicato come la geometria del movimento.
Per descrivere il movimento, la cinematica studia i percorsi di punti, linee e altri oggetti geometrici nello spazio, e alcune delle loro proprietà come la velocità e l'accelerazione. L'astrofisica usa la cinematica per descrivere il moto dei corpi celesti e dei sistemi. L'ingegneria meccanica, la robotica e la biomeccanica la usano per descrivere il moto di sistemi composti da parti unite come un motore, un braccio robotico o lo scheletro del corpo umano.
Lo studio della cinematica può essere astratto in funzioni puramente matematiche. È possibile rappresentare la rotazione con elementi del cerchio unitario nel piano complesso. Altre algebre planari sono utilizzate per rappresentare la mappatura a taglio del moto classico nel tempo e nello spazio assoluto e per rappresentare le trasformazioni di Lorentz dello spazio e del tempo relativistico. I matematici hanno sviluppato una scienza della geometria cinematica che utilizza il tempo come parametro.
Alcune trasformazioni geometriche, chiamate trasformazioni rigide, sono state sviluppate per descrivere il movimento dei componenti di un sistema meccanico. Queste trasformazioni semplificano la derivazione delle sue equazioni del movimento e sono fondamentali per l'analisi dinamica.
L'analisi cinematica è il processo di misurazione delle grandezze cinematiche utilizzate per descrivere il movimento. In ingegneria, l'analisi cinematica può essere utilizzata per trovare la gamma di movimento per un dato meccanismo e, lavorando al contrario, la sintesi cinematica progetta un meccanismo per una gamma di movimento desiderata. Inoltre, la cinematica applica la geometria algebrica allo studio del vantaggio meccanico di un sistema o meccanismo meccanico.
Domande e risposte
D: Che cos'è la cinematica?
R: La cinematica è una branca della meccanica classica che descrive il movimento di punti, corpi (oggetti) e sistemi di corpi (gruppi di oggetti) senza considerare la causa di tale movimento.
D: Cosa misura l'analisi cinematica?
R: L'analisi cinematica misura le quantità cinematiche utilizzate per descrivere il movimento.
D: Cosa sono le trasformazioni rigide?
R: Le trasformazioni rigide sono alcune trasformazioni geometriche utilizzate per descrivere il movimento dei componenti di un sistema meccanico.
D: Come si può astrarre la cinematica in funzioni matematiche?
R: La rotazione può essere rappresentata da elementi di un cerchio unitario piano complesso, e altre algebre planari possono essere utilizzate per rappresentare la mappatura di taglio nel tempo e nello spazio assoluti, e le trasformazioni di Lorentz nello spazio e nel tempo relativistici.
D: Come si può applicare la cinematica in ingegneria?
R: In ingegneria, l'analisi cinematica può essere utilizzata per determinare la frequenza di movimento di un determinato meccanismo, mentre nella sintesi cinematica inversa il meccanismo viene progettato per la frequenza di movimento desiderata. Applica anche la geometria algebrica per studiare il vantaggio meccanico di un sistema o meccanismo meccanico.
D: In quali altri ambiti vengono utilizzati i metodi cinematici, oltre che nell'ingegneria?
R: L'astrofisica lo utilizza per descrivere i movimenti e i sistemi dei corpi celesti; l'ingegneria meccanica, la robotica e la biomeccanica lo usano per collegare parti come un motore o un braccio robotico; i matematici hanno sviluppato una scienza che utilizza il tempo come parametro; ed è stato applicato per studiare i movimenti di uno scheletro umano.
