Cinématique
La cinématique est la branche de la mécanique classique qui décrit le mouvement de points, de corps (objets) et de systèmes de corps (groupes d'objets) sans s'intéresser à la cause de ce mouvement. Le terme a été traduit du français ; A.M. Ampère a utilisé le terme cinématique. Il a construit le terme à partir du grec κίνημα, kinema (mouvement, motion), dérivé de κινεῖν, kinein (se déplacer). L'étude de la cinématique est souvent appelée la géométrie du mouvement.
Pour décrire le mouvement, la cinématique étudie les trajectoires de points, de lignes et d'autres objets géométriques dans l'espace, ainsi que certaines de leurs propriétés telles que la vitesse et l'accélération. L'astrophysique utilise la cinématique pour décrire le mouvement des corps et des systèmes célestes. Le génie mécanique, la robotique et la biomécanique l'utilisent pour décrire le mouvement de systèmes composés de pièces assemblées comme un moteur, un bras robotique ou le squelette du corps humain.
L'étude de la cinématique peut être résumée à des fonctions purement mathématiques. Il est possible de représenter la rotation avec des éléments du cercle unitaire dans le plan complexe. D'autres algèbres planes sont utilisées pour représenter la cartographie de cisaillement du mouvement classique dans le temps et l'espace absolus et pour représenter les transformations de Lorentz de l'espace et du temps relativistes. Les mathématiciens ont développé une science de la géométrie cinématique, qui utilise le temps comme paramètre.
Certaines transformations géométriques, appelées transformations rigides, ont été développées pour décrire le mouvement des composants d'un système mécanique. Ces transformations simplifient la dérivation de ses équations de mouvement, et sont au centre de l'analyse dynamique.
L'analyse cinématique est le processus qui consiste à mesurer les quantités cinématiques utilisées pour décrire le mouvement. En ingénierie, l'analyse cinématique peut être utilisée pour trouver l'amplitude de mouvement d'un mécanisme donné et, en travaillant en sens inverse, la synthèse cinématique conçoit un mécanisme pour une amplitude de mouvement souhaitée. En outre, la cinématique applique la géométrie algébrique à l'étude de l'avantage mécanique d'un système ou d'un mécanisme mécanique.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la cinématique ?
R : La cinématique est une branche de la mécanique classique qui décrit le mouvement de points, de corps (objets) et de systèmes de corps (groupes d'objets) sans tenir compte de la cause de ce mouvement.
Q : Que mesure l'analyse cinématique ?
R : L'analyse cinématique mesure les quantités cinématiques utilisées pour décrire le mouvement.
Q : Que sont les transformations rigides ?
R : Les transformations rigides sont certaines transformations géométriques utilisées pour décrire le mouvement des composants d'un système mécanique.
Q : Comment la cinématique peut-elle être abstraite en fonctions mathématiques ?
R : La rotation peut être représentée par les éléments d'un cercle unitaire plan complexe, et d'autres algèbres planes peuvent être utilisées pour représenter la cartographie de cisaillement dans l'espace et le temps absolus, et les transformations de Lorentz dans l'espace et le temps relativistes.
Q : Comment la cinématique peut-elle être appliquée en ingénierie ?
R : En ingénierie, l'analyse cinématique peut être utilisée pour déterminer la fréquence de mouvement d'un mécanisme donné, tandis que dans la synthèse cinématique inverse, le mécanisme est conçu pour la fréquence de mouvement souhaitée. Il applique également la géométrie algébrique pour étudier l'avantage mécanique d'un système ou d'un mécanisme mécanique.
Q : Où les méthodes cinématiques sont-elles utilisées autrement qu'en ingénierie ?
R : L'astrophysique l'utilise pour décrire les mouvements et les systèmes des corps célestes ; l'ingénierie mécanique, la robotique et la biomécanique l'utilisent pour connecter des pièces telles qu'un moteur ou un bras robotique ; les mathématiciens ont développé une science qui utilise le temps comme paramètre ; et elle a été appliquée pour étudier les mouvements d'un squelette humain.
