Кинематика

Кинематика (от грц. kinema – движение).

Кинематиката е раздел на механиката, посветен на изучаването на геометричните свойства на движението на материални точки, абсолютно твърди тела и непрекъснати среди (течности, твърди деформируеми тела) без отчитане на действащите върху тях сили. Основните задачи на кинематиката са две: въвеждане на начини (аналитични, графични и др.) за описание на движението на телата и намиране на основните кинематични характеристики на движението — траектории, скорости, ускорения и т. н. по дадено описание на движението.

В зависимост от изучаваните обекти кинематиката се разделя на кинематика на точка, на абсолютно твърдо тяло и на непрекъсната среда.

Основите на кинематиката на точка са заложени от Исак Нютон (1642—1727). Кинематиката на абсолютно твърдо тяло е построена в трудовете на Леонард Ойлер (1707—1783), Луи Поансо (1777—1859), М. Шал (1793—1880) и др.

Ойлер и А. Даламбер (1717 – 1783) доказват, че всяко движение на абсолютно твърдо тяло с неподвижна точка може да се реализира като завъртане около ос, която минава през тази точка.

Следствие на тази теорема е фактът, че всяко движение на абсолютно твърдо тяло с неподвижна точка е съвкупност от безкрайно малки ротации около оси, които минават през неподвижната точка. Тези оси са различни за всеки момент от време и се наричат моментни оси на въртене. Геометричното място на моментните оси на въртене в пространството може да бъде изобразено с конус, който се нарича неподвижен аксоид. Съответно геометричното място на моментните оси на въртене в тялото е друг конус, който се нарича подвижен аксоид (защото се движи заедно с тялото). И двата конуса имат връх в неподвижната точка на тялото. Както е показал Пуансо, произволно движение на тялото с неподвижна точка може да бъде представено като търкаляне на подвижния аксоид върху неподвижния. В кинематиката на непрекъснатите среди се установяват начини за задаване движението на средите, разглежда се общата теория на деформирането и се извеждат уравненията за непрекъснатост на средите, които изразяват обстоятелството, че по време на своето движение средата остава „непрекъсната“ — няма вътрешни разкъсвания и поява на дефекти, като пукнатини, каверни и др.

Разглежданите в кинематиката методи и зависимости се използват при кинематичното изследване на движенията — т. е. при анализа на разпределението на скоростите, ускоренията и т. н. в движещите се тела. В частност тези методи са в основата на пресмятането на предаването на движенията в различни машини и механизми.