Was ist Kinematik in der Physik?

Definition von Kinematik

Kinematik ist in der Physik das Studium der Bewegung von Partikeln oder Partikelsystemen, ohne die Massen der Partikel oder die Kräfte, die sie bewegen, zu berücksichtigen.

Die Untersuchung von Größen wie Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung fällt in den Bereich der Kinematik in der Physik.

Was ist Vertreibung?

Die Verschiebung misst die Differenz zwischen der Anfangs- und Endposition eines Partikels. Ist der Positionsvektor der Anfangsposition des Partikels, , ist  und der Positionsvektor der Endposition des Partikels, , ist , dann die Verschiebung des Teilchens ist gegeben durch:

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Was ist Geschwindigkeit?

Die Geschwindigkeit ist die Änderungsrate der Position in Bezug auf die Zeit. Es ist definiert als:

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Was ist Beschleunigung?

Beschleunigung ist die Änderungsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit in Bezug auf die Zeit. Es ist definiert als:

.

Was ist eindimensionale Kinematik?

Eindimensionale Kinematik ist die Kinematik von Teilchen, die sich entlang einer Linie bewegen, d. h. in einer räumlichen Dimension.

Unter eindimensionaler Kinematik in der Physik betrachten wir ein Teilchen, das sich entlang einer geraden Linie bewegt. Wir können ableiten Bewegungsgleichungen für den Sonderfall, in dem die Beschleunigung konstant ist. Bei der Ableitung dieser Bewegungsgleichungen gehen wir davon aus, dass sich das Teilchen nur in einer geraden Linie entlang der Achse bewegt -Achse.

Wenn die Beschleunigung ist Uniform, dann über einen bestimmten Zeitraum , das Durchschnittsgeschwindigkeit   ist gegeben durch , woher   ist die Geschwindigkeit des Partikels zu Beginn des Zeitraums und ist die Geschwindigkeit des Partikels am Ende des Zeitraums. In diesem Fall die Gesamtverschiebung, , ist einfach das Produkt aus Durchschnittsgeschwindigkeit und Zeit:

Was ist zweidimensionale Kinematik?

Zweidimensionale Kinematik befasst sich mit Partikeln, die sich in einer Ebene bewegen, d. h. in zwei räumlichen Dimensionen.

Bei der zweidimensionalen Kinematik in der Physik zerlegen wir zur Analyse der zweidimensionalen Bewegung alle Vektorkomponenten in zwei zueinander senkrechten Richtungen (z. B. die - und -Achsen in der kartesischen Ebene oder "vertikale" und "horizontale" Richtung). Die Bewegung entlang einer dieser Richtungen ist dann unabhängig von der Bewegung entlang der anderen. Folglich können Bewegungsgleichungen auf jede dieser Richtungen separat angewendet werden.

Angenommen, eine Kanonenkugel wird in einem Winkel vom Boden abgeschossen  zur Horizontalen. In dem  -Richtung erfährt die Kanonenkugel eine konstante Beschleunigung von   -9,81 ms^-2. Horizontal ist die Beschleunigung 0, wenn der Luftwiderstand vernachlässigbar ist.

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Verweise

Kirkby, L. A. (2011). Physik Ein studentischer Begleiter. Scion Publishing.

Whittaker, E. T. (1904). Eine Abhandlung über die analytische Dynamik von Partikeln und starren Körpern. Cambridge University Press.