Kinematiek

Kinematiek is een tak van de klassieke mechanica die de beweging van lichamen beschrijft zonder rekening te houden met de oorzaken ervan. In tegenstelling tot dynamica gaat kinematiek niet uit van krachten of energie, maar van posities en veranderingen daarin.

Belangrijke grootheden zijn positie, verplaatsing, snelheid en versnelling, evenals tijd. In de ruimtelijke kinematiek onderscheidt men rechte lijn en beweging in twee- of drie dimensies, inclusief draaiingen zoals hoekpositie, hoeksnelheid en hoeksversnelling.

Wiskundig wordt beweging vaak beschreven met functies van de tijd: r(t) voor positie in ruimte, v(t) = dr/dt voor snelheid en a(t) = d^2r/dt^2 voor versnelling. Bij eendimensionale beweging met constante versnelling gelden de klassieke formules: s = ut + 1/2 a t^2 en v = u + a t.

In hogere dimensies worden vectornotaties gebruikt en r(t) bepaalt de positie, met v(t) = dr/dt en a(t) = d^2r/dt^2. Projectielbeweging en rotatie worden vaak behandeld met termen als translatie en oriëntatie, met hoeken en hoeksnelheden.

Frame van referentie en toepassingen: kinematiek gebruikt inertiële en niet-inertiële referentiekaders. In de robotica is forward kinematics het berekenen van de eindpositie uit de linkposities, terwijl inverse kinematics zoekt welke bewegingen tot een gewenste eindpositie leiden. Ook in biomechanica en computergraphics is kinematiek essentieel.

Historisch gezien ontstond kinematiek uit pogingen om beweging wiskundig te beschrijven, zonder beroep te doen op oorzaken. Het woord komt van het Griekse kinēmatikos, bewegend.