速度論と運動学:違いは何ですか?なぜそれが重要なのか

速度論と運動学はどちらも、物体の動きを扱う物理学の研究分野ですが、両者の違いは、1つだけが 原因 その動きの。 一緒に、それらは物理学者が物を動かすことに関連する「何」と「なぜ」の両方の質問を理解するのを助けます。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

速度論は運動を引き起こす力の研究であり、運動学は力を参照しない運動の数学的記述です。

キネティクスとキネマティクスのその他の注目すべき違いは次のとおりです。

  • キネマティクスは、システム内のオブジェクトの質量を考慮せずにその動きを記述しますが、キネマティクスは考慮します。
  • 運動学は数学の一分野と見なすことができます。 基本的に、さまざまな物理問題を解決するために一連の運動方程式を適用することを扱います。
  • キネティクスは 運動の法則 キネマティクスは 運動方程式。

動力学

速度論として知られる物理学の分野は、特に物体に作用する力の分析を扱います(または、回転運動を扱う場合は、それらの類似物: トルク). そのため、動力学を研究する物理学者は、ニュートンの運動の法則を利用して、物体がどのように動くかを研究します。

動力学を研究している間、物理学者は通常、 力の図 (としても知られている 自由体図)そして、ベクトル計算を使用して、正味の力や加速度の方向などの値を見つけます。

動力学は、として知られている古典力学のサブカテゴリに分類されます .

キネマティクス

運動学として知られる物理学の分野では、数学的な記述(一連の運動方程式)と、実世界のオブジェクトがどのように動くかを説明するための定義を使用します。

したがって、運動学では、ベクトル、スカラー、 ベクトルの加算、および速度、速度、距離、変位などの物理測定 加速度。

高校の物理学者は、運動学を1次元(リンゴが木から落ちるような線形運動)または 2次元(大砲を対角線上に置き、弧を描く砲弾のような発射体の動きなど 空)。 2次元の動きの場合、問題を2つの部分に分ける必要があります。1つはオブジェクトの垂直方向の動き用で、もう1つは水平方向の動き用です。

運動学は、として知られている古典力学のサブカテゴリに分類されます モーション.

動力学対の例 キネマティクス

古典的な投射物の動きの状況を考えてみましょう。野球選手が空中にボールを投げます。 運動学でボールの動きを分析する物理学者は、最終速度、空中での時間、最終位置などの要素を計算します。

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同じことの動力学の見方は、プレーヤーの投球と重力からボールにかかる正味の力を定量化することによって、ニュートンの第2法則がボールにどのように適用されるかを決定することかもしれません。

速度論と運動学が古典力学にどのように適合するか

空中を通る野球の動きの同じシナリオを分析する別の方法は、ボールが最終的に停止する理由を説明するために、エネルギー保存の法則の理解を適用することです。 ただし、この分析は、次のような古典力学のサブカテゴリに属します。 エネルギー.

全体として、古典力学の研究の3つの主要なカテゴリは次のとおりです。 力、運動 そして エネルギー。

重要な理由

速度論と運動学の両方が古典力学の重要な分野です。 それらは、物理学者がさまざまな方法で運動の性質を理解し、彼らが研究していることに応じてさまざまな値を計算することを可能にします。

このようにして、2つのフィールドは互いに補完し合います。 キネマティクスは、オブジェクトの速度、加速度、位置、時間など、オブジェクトの動きを具体的に説明する「何」の質問に答える可能性があります。

しかし、動力学がなければ、物理学者は、オブジェクトが最初に動き始めた原因や、なぜその動きが永遠に続かないのかなど、「なぜ」の質問に答えることもできません。 投げられたボールを地球に引き戻す加速度はどこから来るのですか? これらすべての質問に答えるには、物理​​学者には方程式が必要です そして 力の確かな理解。

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