Domanda:
Qual è la differenza tra "cinematica" e "dinamica"?
nibot
2010-11-20 06:59:02 UTC
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Ho notato che gli autori in letteratura a volte dividono le caratteristiche di alcuni fenomeni in "cinematica" e "dinamica".

L'ho incontrato per la prima volta nel libro E&M di Jackson, dove, nella sezione 7.3 della terza edizione, scrive, sulla riflessione e rifrazione delle onde su un'interfaccia piana:

  1. Proprietà cinematiche: (a) Angolo di riflessione uguale angolo di incidenza (b) Legge di Snell
  2. Proprietà dinamiche (a) Intensità della radiazione riflessa e rifratta (b) Cambiamenti di fase e polarizzazione

Ma questo non è affatto l'unico esempio. Una rapida ricerca su Google rivela "viscosità dinamica e cinematica", "prestazioni cinematiche e dinamiche", "diagrammi di voronoi completamente dinamici e cinematici", "determinazione precisa dell'orbita cinematica e dinamica ridotta" e molti altri casi di questa distinzione.

Qual è la vera distinzione tra cinematica e dinamica ?

cinematica: studio di come si muovono le cose Dinamica: lo studio del perché le cose si muovono
Quattordici risposte:
#1
+52
Chad Orzel
2010-11-20 07:27:44 UTC
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Nella meccanica classica "cinematica" si riferisce generalmente allo studio delle proprietà del movimento (posizione, velocità, accelerazione, ecc.) senza alcuna considerazione del motivo per cui tali quantità hanno i valori che hanno. "Dinamica" indica uno studio delle regole che governano le interazioni di queste particelle, che consentono di determinare perché le quantità hanno i valori che hanno.

Così, ad esempio, problemi che coinvolgono il movimento con accelerazione costante (" Un'auto parte da fermo e accelera a 4 m / s / s. Quanto tempo ci vuole per percorrere 100 m? ") Sono classificati come cinematici, mentre i problemi che coinvolgono forze (" Una massa di 100 g è attaccata a una molla con una costante della molla di 10 N / me pende verticalmente da un supporto. Quanto si allunga la molla? ") Sono classificati come" dinamiche ".

Questa è almeno una definizione operativa.

Per cercare di renderlo un po 'più nitido, direi che la "cinematica" riguarda le cose che sono determinate dalle leggi di conservazione: la cinematica ti dice che la quantità di moto e l'energia devono bilanciarsi, per esempio. "Dinamica" è qualsiasi dettaglio che dipende dalle interazioni e non solo dalle quantità conservate, e ti direbbe ad esempio la sezione trasversale dettagliata di un processo di scattering in funzione delle configurazioni cinematicamente possibili.
@Matt: Tuttavia, questa non è una definizione standard.
#2
+29
John Alexiou
2010-11-20 11:11:57 UTC
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  1. Statica : studio delle forze in equilibrio senza considerare i cambiamenti nel tempo.
  2. Cinematica : studio dei moti (posizione, velocità , accelerazione)
  3. Cineto-statica : studio delle forze in equilibrio, con l'aggiunta di forze legate al movimento (come le forze di inerzia tramite il principe di D'Alembert ) un istante alla volta. I risultati di un intervallo di tempo non influenzano i risultati del successivo intervallo di tempo.
  4. Dinamica : considerazione completa dei fenomeni che variano nel tempo nell'interazione tra movimenti, forze e proprietà dei materiali. In genere esiste un processo di integrazione temporale in cui i risultati di un intervallo di tempo influenzano i risultati del successivo intervallo di tempo.

Per quanto riguarda la fonte se la viscosità cinematica e dinamica, non sono sicuro, e me lo sono chiesto io stesso. Forse deriva dai metodi di test utilizzati per misurare ogni proprietà.

Sembra davvero naturale spiegare la _statica_ quando si parla di _dinamica._
E questi derivano da ** Mechanics: ** Lo studio delle interazioni tra corpi e forze che producono movimento.
#3
+18
Raskolnikov
2010-11-20 20:05:44 UTC
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Dato che tutti hanno già risposto simpaticamente a questa domanda, darò una risposta più pragmatica:

Non preoccuparti. È una distinzione arbitraria fatta dagli esseri umani. Alla natura non interessa se qualche fenomeno può essere descritto / spiegato puramente da considerazioni cinematiche oppure no. Non è una distinzione fondamentale.

D'altra parte, è una distinzione utile. Sono sicuro che conosci la distinzione in qualche modo implicitamente quando risolvi i problemi.

Faccio un esempio in meccanica: fai oscillare un pendolo su un piano verticale, oscilli sufficientemente velocemente in modo che la traiettoria sia un cerchio. Qual è la tensione nel pendolo quando passa nel punto più basso del cerchio. La tensione è una quantità dinamica, perché è una forza. Ora, quando risolvi il problema, non scrivi l'intera equazione di Newton e non li risolvi. Utilizzi le informazioni cinematiche che hai sulla traiettoria: è un cerchio, nella parte più bassa della traiettoria non c'è accelerazione tangenziale, quindi l'accelerazione è diretta radialmente verso l'interno ed è $ v ^ 2 / r $. Da questo puoi trovare la tensione utilizzando considerazioni puramente cinematiche e non risolvendo mai $ \ vec {F} = m \ vec {a} $ come equazione differenziale.

Immagino tu abbia capito che in fisica lo facciamo questo tutto il tempo. Se non lo facessimo, molti problemi sarebbero impossibili da affrontare senza ricorrere tutto il tempo a estese simulazioni al computer. Nella maggior parte dei problemi che consideriamo, abbiamo già un'idea della cinematica, che permette di ridurre lo spazio delle soluzioni accettabili. A volte così drasticamente (ma questo è solo per i problemi più semplici) che possiamo risolverli con considerazioni puramente cinematiche.

#4
+15
Ron Maimon
2012-01-09 21:01:20 UTC
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Dovresti pensarlo in termini di programmazione di un computer per simulare il sistema fisico. La cinematica è la struttura dati necessaria per simulare la situazione generale, quali variabili con quale intervallo di valori. La dinamica è l'effettivo algoritmo che simula il movimento.

#5
+8
Philip Gibbs - inactive
2012-01-10 01:25:38 UTC
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La cinematica riguarda la gamma di movimento o cambiamento che un sistema può subire, o lo spazio degli stati in cui agisce. La dinamica riguarda il movimento che subisce secondo le leggi del moto.

Ad esempio, la cinematica di un corpo rigido nello spazio descrive le sue possibili posizioni e orientamenti delle coordinate e la gamma di velocità e velocità angolari ecc. La dinamica descrive come queste cambierebbero sotto l'influenza di un dato sistema di forze .

Ciò significa che la conservazione dell'energia e di altre quantità è dinamica perché vale solo quando le equazioni del moto sono in vigore.

Sebbene la cinematica e la dinamica siano più utilizzate nella meccanica classica, può estendere l'idea alla meccanica quantistica in cui la cinematica è descritta dallo spazio delle fasi e dagli operatori, mentre la dinamica è l'evoluzione sotto l'influenza di una data Hamiltoniana.

È tradizione considerare la distinzione tra cinematica e dinamiche come assolutamente nette, ma forse la cosa più importante da capire è che non è sempre così. Come semplice esempio si consideri il caso di una particella che può muoversi lungo una traccia fissa. Si potrebbe considerare il vincolo che lo tiene in pista come cinematico e solo il suo movimento effettivo lungo il percorso farebbe parte della dinamica, ma sappiamo che a un livello più profondo la particella è trattenuta sulla pista da forze dinamiche.

Un altro esempio potrebbe essere la conservazione della carica. Se si considera l'equazione di Dirac per una particella carica in presenza di un campo elettromagnetico, si scopre che la carica si conserva solo sotto l'influenza delle equazioni del moto. Se quantizzi il sistema la carica è data dalla somma delle cariche quantizzate sui positroni e sugli elettroni che possono essere create e distrutte solo a coppie. È possibile vederlo come un vincolo cinematico con la dinamica che tiene conto solo del movimento delle particelle.

Forse il miglior esempio è nell'elettrodinamica dove un potenziale vettoriale descrive la cinematica del campo con i campi elettrici e magnetici dati da opportuni derivati. In questo caso l'equazione di Maxwell che ci dice che il campo magnetico ha divergenza zero è cinematica perché segue senza usare le equazioni del moto, ma la divergenza del campo elettrico è uguale alla corrente elettrica secondo le equazioni del moto. Quindi alcune delle equazioni di Maxwell sono cinematiche e altre sono dinamiche. In una teoria più profonda questi campi possono essere derivati ​​da un sistema che mostra dualità elettromagnetica in cui i monopoli magnetici agiscono come sorgenti del campo magnetico. In quel caso le parti cinematiche e dinamiche dell'equazione di Maxwell vengono scambiate sotto la dualità quindi siamo costretti a renderci conto che la distinzione originale tra cinematica e dinamica era un'illusione.

In ultima analisi l'evoluzione del l'universo non fa la stessa distinzione tra cinematica e dinamica che fanno i fisici ed è importante rendersi conto che a un livello più profondo la cinematica può rivelarsi dinamica o viceversa. Quindi qualsiasi tentativo di definire la differenza è in una certa misura arbitrario e potrebbe non resistere alla prova del tempo.

#6
+6
Rikki
2013-08-21 22:10:00 UTC
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Cinematica: ciò su cui Galileo ha lavorato con i suoi numerosi esperimenti che misurano lo spostamento, la velocità e l'accelerazione di palline che rotolano su piani inclinati.

Dinamica: ciò su cui Newton ha lavorato quando ha formulato le sue tre leggi.

#7
+6
celtschk
2014-04-27 15:25:50 UTC
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Un'altra definizione pragmatica: se hai bisogno solo di unità SI derivate dal metro e dal secondo (lunghezza, tempo, velocità, accelerazione, ...), è la cinematica. Se hai bisogno anche di unità SI che coinvolgono il chilogrammo (massa, energia, quantità di moto, forza, ...), è la dinamica.

#8
+5
Pavel Radzivilovsky
2010-12-01 03:03:02 UTC
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La differenza è: considerazione delle forze .

In molti casi, le forze stesse sono correlate alla posizione (potenziali voci di ricerca, energia potenziale, hamiltoniana) quindi la dinamica ti consentirebbe per prevedere il comportamento del sistema da un dato stato iniziale.

#9
+5
guillefix
2016-01-21 01:43:27 UTC
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Ecco come lo capisco. C'è una serie di definizioni usate in fisica e una usata principalmente in ingegneria. Descriverò prima quello usato in fisica:

In meccanica , descriviamo il movimento dei corpi e le cause che li influenzano. Ciò include il caso speciale in cui il "movimento" non è movimento, cioè i corpi sono fermi.

La descrizione del movimento stesso è chiamata cinematica . Questo imposta semplicemente i gradi di libertà rilevanti, rappresentati come variabili in una forma matematica pertinente.

La descrizione delle cause e il modo in cui queste cause influenzano il movimento è chiamata dinamica . Queste cause sono spesso suddivise in forze e coppie. Questa descrizione collega le variabili che descrivono il movimento di cui sopra, alle forze, che dovrebbero dipendere da quelle variabili stesse. Ciò significa che in dinamica abbiamo spesso equazioni chiuse che possiamo risolvere in piena generalità.


Un'altra divisione delle aree della meccanica classica, utilizzata principalmente in ingegneria lascia la definizione di cinematica la stessa, ma ciò a cui ci riferivamo come dinamica sopra è chiamato cinetica”.

La dinamica si riferisce quindi alla meccanica applicata solo al moto proprio (cioè escluso il caso stazionario). In altre parole, la dinamica è la cinematica e la cinetica del moto proprio.

La meccanica applicata al caso stazionario è indicata come statica . In altre parole, la statica è la cinematica e la cinetica dell'equilibrio statico.

#10
+3
user566
2010-11-20 11:13:39 UTC
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Direi che la cinematica ha a che fare con lo spazio di tutte le possibili configurazioni di un sistema in una volta, ad esempio quali restrizioni sono imposte a quelle dalle leggi di conservazione. La dinamica ha a che fare con il modo in cui le configurazioni cambiano in funzione del tempo. Come sempre, il modo in cui il termine viene effettivamente utilizzato può dipendere dalla persona.

#11
+1
John Fistere
2016-06-01 03:40:21 UTC
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Nei sistemi meccanici, direi che la differenza è se le forze coinvolte sono dovute a situazioni statiche o quasi statiche in cui le forze sono dovute a peso / gravità, molle, ecc. Se le forze risultano da accelerazioni, allora abbiamoun sistema dinamico, mentre il primo sarebbe un sistema cinematico.

Nell'esempio di trasmissione di luce dell'interrogante originale, non capisco la distinzione che viene fatta.Tutti i fenomeni sono legati all'interazione di particelle e luce che per il mio modo di pensare è un sistema dinamico.Ma questo è a un livello inferiore.

Non sono d'accordo.La cinematica è, per etimologia, lo studio del moto;limitarlo a situazioni statiche è bizzarro.Devo ancora vedere nessuno di questi termini usati in letteratura nel senso che dichiari, anche se forse puoi fornire riferimenti.
Inoltre, non sono sicuro di come il secondo paragrafo sia una risposta.In ogni caso, la distinzione tracciata da Jackson ha perfettamente senso per me: la legge di Snell è richiesta semplicemente che un'onda da un lato corrisponda a un'onda dall'altro con fasi corrispondenti lungo il confine in ogni momento anche quando le loro velocità sonodiverso;i coefficienti di trasmissione e riflessione, e la loro interazione con la polarizzazione, d'altra parte, richiedono l'applicazione delle equazioni di Maxwell nella loro forma al contorno per sapere come risponderà il sistema.
#12
+1
starseed_trooper
2018-06-29 06:00:44 UTC
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In primo luogo, la distinzione tra cinematica e dinamica è una delle causation. Cosa intendiamo con questo? L'etimologia della parola cinematica è il greco kinēma , che significa movimento. D'altra parte, la dinamica trae la sua origine da dunamis , che significa potere (anche se è meglio pensarlo come un potere in potentia, come nella capacità di fare qualcosa).

Allora? Bene, conosciamo tutti un'altra parola basata sul greco kinēma - cinema . Se dovessimo rappresentare la traiettoria di una particella come una funzione, come una simulazione al computer o come un film, forniremmo una descrizione del movimento della particella senza spiegare cosa ha causato il suo movimento in quel modo. Ma come fisici, non dovremmo accontentarci semplicemente di dipingere un'immagine del movimento di un sistema. Questo è il lavoro degli artisti.

Per spiegare perché il nostro sistema di interesse mostra il movimento che osserviamo, identifichiamo forze e potenziali che potrebbero essere stati responsabili dell'attivazione del movimento. Nella meccanica classica, una volta identificate le forze e le condizioni iniziali del sistema (la dinamica), possiamo quindi risolvere un'equazione differenziale per ottenere una soluzione parametrizzata nel tempo (la cinematica).

Lo studio dei sistemi dinamici è, dopo tutto, una branca della matematica. Spero che possa aiutare. Inoltre, spero che apprezziate che la distinzione non sia affatto arbitraria, come alcune persone sono state indotte a pensare.

#13
  0
Vidyanshu Mishra
2016-10-19 11:44:03 UTC
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La meccanica può essere ampiamente classificata nei seguenti rami:

1.Statica- Si occupa dello studio di oggetti materiali a riposo OR si occupa dello studio del moto di oggetti sotto gli effetti di forze in equilibrio.Qui il fattore tempo non gioca alcun ruolo.

2.Cinematica- Si occupa dello studio del movimento di oggetti materiali senza tener conto dei fattori che causano il movimento (cioè natura della forza, natura del corpo) .Qui il fattore tempo gioca un ruolo essenziale.

3.Dinamica: si occupa dello studio del movimento di oggetti tenendo conto dei fattori che causano il movimento. La dinamica si basa sul concetto di forza. Qui, il fattore tempo gioca un ruolo essenziale.

#14
-4
lurscher
2011-01-26 22:30:58 UTC
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Penso che in generale, si potrebbe interpretare una distinzione tra modelli cinematici e dinamici come un riferimento vagamente a descrizioni fenomenologiche (cinematiche) rispetto a. descrizioni ottenute da principi primi (dinamici)

-1: non sono d'accordo. La cinematica ha a che fare con movimenti e percorsi ma non con forze e masse. Una descrizione cinematica potrebbe dirti quali sono tutte le possibili configurazioni, ma una descrizione dinamica la restringerà a ciò che è probabile che accada in una sequenza temporale.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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