Maschinenbau, Schwerpunkt Dynamik – Teil I, Kinematik

Letzte Woche haben wir über eine der zehn grundlegenden Disziplinen des Maschinenbaus gesprochen, die Statik. Heute konzentrieren wir uns auf eine Diskussion darüber, wie Maschinenbauingenieure das Studium der Dynamik nutzen, um Probleme zu lösen. Wie der Name schon sagt, beinhaltet Dynamics die Untersuchung, wie sich Dinge ändern oder genauer gesagt, wie sie sich bewegen. Die Dynamik kann in zwei grundlegende Teile unterteilt werden: Kinematik und Kinetik. Wir werden uns diese Woche auf die Kinematik konzentrieren.

Kinematik ist das Studium der Bewegungsgeometrie. Kinematik wird verwendet, um eine Beziehung zwischen der Entfernung, die ein Objekt in einer bestimmten Zeit zurücklegt, seiner Geschwindigkeit und seiner Beschleunigung zu entwickeln. Die auslösende Ursache der Bewegung wird in der Kinematik nicht berücksichtigt.

Bevor wir mit unserer Diskussion über Kinematik beginnen, kehren wir zu den guten alten Zeiten zurück und überprüfen, was für jeden, der Algebra genommen hat, ein sehr vertrautes Terrain sein sollte. Kommt Ihnen dieses Wortproblem bekannt vor? Wenn Sie am Punkt X beginnen und für einen bestimmten Zeitraum mit der Geschwindigkeit Y fahren, T, wie weit sind Sie gereist?

Dies ist das gleiche Problem, das auf andere Weise dargestellt wird. Angenommen, Sie fahren und stellen Ihren Tempomat auf 70 Meilen pro Stunde ein. Aus Neugier möchten Sie wissen, wie weit Ihr Auto in 15 Minuten (0,25 Stunden) fahren wird. Die Kinematik lehrt, dass die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Zeit und Entfernung durch diese Gleichung gezeigt werden kann:

Entfernung = (Geschwindigkeit) x (Reisezeit)

Entfernung = (70 Meilen / Stunde) x (0,25 Stunden) = 17,5 Meilen

Natürlich kann die Kinematik viel komplizierter werden als dieses einfache Beispiel, insbesondere wenn Objekte beschleunigen, verzögern, die Richtung ändern und sich auf Pfaden bewegen, die nicht linear sind, dh nicht in einer geraden Linie.

Nächste Woche werden wir über das Studium der Kinetik sprechen, insbesondere über das zweite Bewegungsgesetz von Sir Isaac Newton.

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Kinematik

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