題:
“運動學”和“動力學”之間有什麼區別?
nibot
2010-11-20 06:59:02 UTC
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我已經註意到文獻中的作者有時將某種現象的特徵分為“運動學”和“動力學”。

我在傑克遜(Jackson)的E&M書中首次遇到此問題,他在第三版的7.3節中寫道,是在平面界面處波的反射和折射:

  1. 運動特性:(a)反射角等於入射角(b)斯涅爾定律
  2. 動態特性(a)反射和折射輻射的強度(b)相變和偏振
  3. ol>

但這絕不是唯一的例子。通過Google的快速搜索,可以發現“動態和運動粘度”,“動態和運動性能”,“完全動態和運動的伏洛諾伊圖”,“動態和簡化動力學的精確軌道確定”以及許多其他出現這種區別的情況。

運動學 動力學之間的真正區別是什麼?

運動學:研究事物如何運動 動力學:研究事物為何運動的研究
十四 答案:
Chad Orzel
2010-11-20 07:27:44 UTC
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在古典力學中,“運動學”通常是指對運動特性(位置,速度,加速度等)的研究,而無需考慮為什麼這些量具有它們所具有的值。 “動力學”是指研究控制這些粒子相互作用的規則,使您可以確定為什麼量具有它們的值。

因此,例如,涉及具有恆定加速度的運動的問題(“一輛汽車從靜止狀態開始,以4m / s / s的速度加速。覆蓋100m需要多長時間?”)被歸為運動學,而涉及力的問題(“ 100g質量附加到彈簧常數為10的彈簧上”) N / m,垂直懸垂在支撐物上。彈簧的拉伸量是多少?“)被歸類為“動力學”。

至少這是一種操作定義。

為了使這一點更加清晰,我會說“運動學”是關於由守恆定律決定的事情:例如,運動學告訴您動量和能量必須平衡。 “動力學”是任何依賴於相互作用的細節,而不僅僅是依賴於守恆的量,例如,它會告訴您散射過程的詳細橫截面,它是運動學可能的配置的函數。
@Matt:但是,這不是標准定義。
John Alexiou
2010-11-20 11:11:57 UTC
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  1. 統計:研究平衡力而無需考慮時間變化。
  2. 運動學:研究運動(位置,速度,加速度)
  3. 動靜力學:研究處於平衡狀態的力,並添加與運動有關的力(例如通過 D'Alembert原理的慣性力 )。一個時間範圍內的結果不會影響下一時間範圍內的結果。
  4. 動力學:在運動,力和材料特性之間的相互作用中充分考慮時變現象。通常存在一個時間積分過程,其中一個時間範圍的結果會影響下一時間範圍的結果。
  5. ol>

    就運動和動態粘度而言,我不確定,我自己也想知道也許是出於用來測量每個屬性的測試方法。

在討論_dynamics時解釋_statics_似乎確實很自然。
這些源於**機械學:**物體與產生運動的力之間相互作用的研究。
Raskolnikov
2010-11-20 20:05:44 UTC
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由於每個人都已經對此問題做出了很好的答复,所以我將給出一個更加務實的答案:

請不要擔心。這是人類的任意區分。大自然不在乎某種現像是否可以純粹從運動學角度來描述/解釋。這不是根本的區別。

另一方面,這是一個有用的區別。我相信您在解決問題時會以某種方式隱含地知道這種區別。

讓我舉一個力學方面的例子:您在垂直平面上擺動擺,擺動得足夠快,以使軌跡為圓。當鐘擺經過圓的最低點時,鐘擺的張力是多少?張力是一個動態量,因為它是一個力。現在,當您解決問題時,您無需寫下牛頓的完整方程即可解決它們。您使用關於軌蹟的運動學信息:它是一個圓,在軌蹟的最下部沒有切向加速度,因此該加速度沿徑向向內定向,為$ v ^ 2 / r $。由此,您可以通過純粹的運動學考慮來發現張力,而不必將$ \ vec {F} = m \ vec {a} $作為微分方程來求解。

我想您知道在物理學中我們確實做到了一直如此。如果我們不這樣做,那麼如果不一直依靠大量的計算機模擬,就不可能解決許多問題。在考慮的大多數問題中,我們已經對運動學有了一些了解,這可以減少可接受的解決方案的空間。有時如此劇烈(但這僅用於最簡單的問題),我們可以通過純粹的運動學考慮來解決它們。

Ron Maimon
2012-01-09 21:01:20 UTC
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您應該從對計算機進行編程以模擬物理系統的角度來考慮。運動學是您需要模擬一般情況,什麼變量具有什麼值範圍的數據結構。動力學是模擬運動的實際算法。

Philip Gibbs - inactive
2012-01-10 01:25:38 UTC
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運動學是關於系統可以經歷的運動或變化範圍,或它所作用的狀態空間。動力學是關於它根據運動定律進行的運動。

例如,剛體在空​​間中的運動學描述了其可能的坐標位置和方向以及速度和角速度的範圍等。動力學描述了在給定力系統的影響下,剛體的運動方式將如何變化。

這意味著能量和其他量的守恆是動態的,因為它僅在運動方程生效時才成立。

儘管運動學和動力學在經典力學中最常用,可以將思想擴展到量子力學,其中運動學由相空間和算符描述,而動力學是在給定哈密頓量影響下的演化。

傳統上,將運動學與動態絕對清晰,但了解它們最重要的是,並非總是如此。作為一個簡單的示例,考慮可以沿固定軌道移動的粒子的情況。您可以將使它保持在運動軌跡上的約束視為運動學約束,只有其沿運動軌蹟的實際運動才是動力學的一部分,但是我們知道,在更深的層次上,粒子是由動力保持在運動軌跡上的。

另一個例子可能是節省費用。如果在存在電磁場的情況下考慮帶電粒子的Dirac方程,則會發現電荷僅在運動方程的影響下才守恆。如果您對系統進行量化,則電荷是由正電子和電子上的定量電荷之和給出的,它們只能成對產生和破壞。可以將其視為運動學約束,而動力學僅考慮粒子的運動。

也許最好的例子是電動力學,其中矢量勢描述了場運動學,其中電場和磁場由合適的導數給出。在這種情況下,告訴我們磁場具有零散度的麥克斯韋方程是運動學的,因為它不使用運動方程而遵循,但是根據運動方程,電場的散度等於電流。因此,麥克斯韋方程組中有一些是運動學的,有些是動力學的。在更深的理論中,這些場可以從表現出電磁對偶性的系統中獲得,在該系統中,磁單極子充當磁場的源。在那種情況下,麥克斯韋方程組的運動學和動力學部分在二元性下互換,因此我們不得不意識到運動學和動力學之間的原始區別是一種錯覺。

宇宙對運動學和動力學的區分並不像物理學家那樣,重要的是要認識到運動學在更深層次上可能是動力學,反之亦然。因此,定義差異的任何嘗試在某種程度上都是任意的,可能無法經受時間的考驗。

Rikki
2013-08-21 22:10:00 UTC
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運動學:伽利略在他的大量實驗中所做的工作,這些實驗測量的是滾下傾斜平面的球的位移,速度和加速度。

動力學:牛頓在製定他的三個定律時所做的工作。

celtschk
2014-04-27 15:25:50 UTC
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另一個實用的定義:如果只需要從米和秒數(長度,時間,速度,加速度等)中得出的SI單位,則為運動學。如果您還需要涉及公斤的國際單位制(質量,能量,動量,力等),那麼它就是動態的。

Pavel Radzivilovsky
2010-12-01 03:03:02 UTC
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區別在於:對力的考慮

在許多情況下,力本身與位置有關(查找項的勢能,勢能,哈密頓量),因此動力學可以使您從給定的初始狀態預測系統的行為。

guillefix
2016-01-21 01:43:27 UTC
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這就是我的理解方式。物理學中使用了一系列定義,而工程學中則使用了大多數定義。我將首先描述物理學中使用的一個:

mechanics中,我們描述身體的運動,以及影響身體的 。這包括“運動”為無運動(即物體靜止)的特殊情況。

對運動本身的描述稱為kinematics。這只是設置了相關的自由度,以相關的數學形式表示為變量。

原因描述以及這些原因如何影響運動被稱為dynamics。這些原因通常分為力和轉矩。該描述將描述上述運動的變量與力相關聯,力應取決於這些變量本身。這意味著在動力學中,我們經常有可以完全通用地求解的閉合方程。


經典力學領域的另一劃分,主要用於工程領域,對運動學的定義保持不變,但我們在上文中將動力學稱為kinetics

然後,“動力學”是指僅適用於適當運動的力學(即不包括固定殼體)。換句話說,動力學是適當運動的運動學和動力學。

應用於固定殼體的機械稱為statics。換句話說,靜力學是靜態平衡的運動學和動力學。

user566
2010-11-20 11:13:39 UTC
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我要說的是,運動學必須與系統一次所有可能配置的空間有關,例如,保護法對這些約束施加了哪些限制。動態與配置如何隨時間變化有關。與往常一樣,該術語的實際使用方式可能取決於人。

John Fistere
2016-06-01 03:40:21 UTC
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在機械系統中,我要說的區別是所涉及的力是由於靜力還是準靜態而引起的,其中力是由於重力/重力,彈簧等引起的。如果力是加速度引起的,那麼我們有一個動態系統,而前者將是一個運動系統。

在傳遞原始提問者的例子時,我不理解所形成的區別。所有這些現像都與粒子和光的相互作用有關,在我看來,這是一個動態系統。但這是一個較低的水平。

我不同意。運動學從詞源上講是對運動的研究。將其限制為靜態情況是奇怪的。儘管您可以提供參考,但我還沒有看到文獻中所使用的那些術語中的任何一個。
我也不確定第二段的答案。無論如何,傑克遜得出的區分對我來說是完全合理的:僅需使斯涅爾定律的一側始終與另一側的波匹配,而另一側的波始終沿邊界相匹配,即使它們的速度為不同;另一方面,透射係數和反射係數以及它們與偏振的相互作用要求以邊界形式應用麥克斯韋方程組,以了解系統將如何響應。
starseed_trooper
2018-06-29 06:00:44 UTC
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從根本上講,運動學和動力學之間的區別是causation之一。這是什麼意思?運動學這個詞的詞源是希臘語“kinēma”(運動)。另一方面,動力學是從 dunamis 中提取出來的,意思是力量(儘管我們最好將其視為潛力中的力量,就像做某事的能力一樣。)

是嗎?好吧,我們都知道另一個基於希臘語kinēma- cinema 的單詞。如果我們將粒子的軌跡表示為函數,計算機模擬或電影的形式,那麼我們將提供粒子運動的描述,而無需解釋導致粒子以這種方式運動的原因。但是作為物理學家,我們不應僅僅滿足於描繪系統運動的圖像。那是藝術家的工作。

為了解釋為什麼我們感興趣的系統表現出我們觀察到的運動,我們確定了可能導致觸發運動的力和勢。在經典力學中,一旦確定了系統的作用力和初始條件(動力學),便可以求解微分方程,以獲得時間參數化的解(運動學)。

動力系統研究畢竟是數學的一個分支。我希望這有幫助。此外,我希望您能理解,這種區分絕不是任意的,因為有些人已經被認為是這樣。

Vidyanshu Mishra
2016-10-19 11:44:03 UTC
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力學可以大致分為以下幾個分支:

1。靜態-靜態材料對象研究OR涉及物體在平衡力作用下的運動研究。這裡時間因素不起作用。

2。運動學-在不考慮引起運動的因素(即力的性質,身體的性質)的情況下研究物質對象的運動。在這裡時間因素起著至關重要的作用。

3.Dynamics-研究物體運動時要考慮引起運動的因素。Dynamics基於力的概念。在這裡,時間因素起著至關重要的作用。

lurscher
2011-01-26 22:30:58 UTC
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我認為,總的來說,可以將運動學模型和動力學模型之間的區別解釋為寬鬆地指代現象學描述(運動學)與之相對。從第一原理(動態)獲得的描述

-1:我不同意。運動學與運動和路徑有關,而與力和質量無關。運動描述可能會告訴您所有可能的配置,但動態描述會將其範圍縮小到按時間順序可能發生的情況。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 2.0許可。
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