Question:
Quelle est la différence entre «cinématique» et «dynamique»?
nibot
2010-11-20 06:59:02 UTC
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J'ai remarqué que les auteurs de la littérature divisent parfois les caractéristiques de certains phénomènes en «cinématique» et «dynamique».

J'ai rencontré cela pour la première fois dans le livre E&M de Jackson, où, dans la section 7.3 de la troisième édition, il écrit, sur la réflexion et la réfraction des ondes à une interface plane:

  1. Propriétés cinématiques: (a) L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence (b) Loi de Snell
  2. Propriétés dynamiques (a) Intensités du rayonnement réfléchi et réfracté (b) Changements de phase et polarisation

Mais ce n'est en aucun cas le seul exemple. Une recherche rapide sur Google révèle «viscosité dynamique et cinématique», «performances cinématiques et dynamiques», «diagrammes de voronoïs entièrement dynamiques et cinématiques», «détermination de l'orbite précise cinématique et dynamique réduite», et de nombreuses autres occurrences de cette distinction.

Quelle est la véritable distinction entre la cinématique et la dynamique ?

cinématique: étude du mouvement des choses Dynamique: l'étude des raisons pour lesquelles les choses bougent
Quatorze réponses:
#1
+52
Chad Orzel
2010-11-20 07:27:44 UTC
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En mécanique classique, la "cinématique" se réfère généralement à l'étude des propriétés du mouvement - position, vitesse, accélération, etc. - sans aucune considération de la raison pour laquelle ces quantités ont les valeurs qu'elles ont. «Dynamique» signifie une étude des règles régissant les interactions de ces particules, qui vous permettent de déterminer pourquoi les quantités ont les valeurs qu'elles ont.

Ainsi, par exemple, des problèmes impliquant un mouvement à accélération constante (" Une voiture démarre au repos et accélère à 4 m / s / s. Combien de temps faut-il pour parcourir 100 m? ") Sont classés comme cinématiques, tandis que les problèmes impliquant des forces (" Une masse de 100 g est attachée à un ressort avec une constante de ressort de 10 N / m et est suspendu verticalement à un support. Dans quelle mesure le ressort s'étire-t-il? ") Sont classés comme" dynamiques ".

C'est en quelque sorte une définition opérationnelle, au moins.

Pour essayer de rendre cela un peu plus précis, je dirais que la «cinématique» concerne des choses qui sont déterminées par les lois de conservation: la cinématique vous dit que l'élan et l'énergie doivent s'équilibrer, par exemple. La "dynamique" est tout détail qui dépend des interactions et pas seulement des quantités conservées, et vous indiquerait par exemple la coupe détaillée d'un processus de diffusion en fonction des configurations cinématiques possibles.
@Matt: Ce n'est cependant pas une définition standard.
#2
+29
John Alexiou
2010-11-20 11:11:57 UTC
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  1. Statique : étude des forces en équilibre sans prise en compte des changements dans le temps.
  2. Cinématique : étude des mouvements (position, vitesse , accélération)
  3. Cinétostatique : étude des forces en équilibre, avec addition de forces liées au mouvement (comme les forces d'inertie via le principe de D'Alembert ) un instant à la fois. Les résultats d'une période donnée n'affectent pas les résultats de la prochaine période.
  4. Dynamique : prise en compte complète des phénomènes variant dans le temps dans l'interaction entre les mouvements, les forces et les propriétés des matériaux. En règle générale, il existe un processus d'intégration temporelle où les résultats d'une période donnée affectent les résultats sur la période suivante.

En ce qui concerne la source si la viscosité cinématique et dynamique, je ne suis pas sûr, et je me suis posé cette question moi-même. Cela découle peut-être des méthodes de test utilisées pour mesurer chaque propriété.

Il semble en effet naturel d'expliquer _statics_ en discutant _dynamics._
Et ceux-ci proviennent de ** Mécanique: ** L'étude des interactions entre les corps et les forces qui produisent le mouvement.
#3
+18
Raskolnikov
2010-11-20 20:05:44 UTC
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Puisque tout le monde a déjà répondu à cette question, je vais donner une réponse plus pragmatique:

Ne vous en faites pas. C'est une distinction arbitraire faite par les humains. La nature ne se soucie pas de savoir si un phénomène peut être décrit / expliqué uniquement à partir de considérations cinématiques ou non. Ce n'est pas une distinction fondamentale.

D'un autre côté, c'est une distinction utile. Je suis sûr que vous connaissez implicitement la distinction lorsque vous résolvez des problèmes.

Permettez-moi de donner un exemple en mécanique: vous balancez un pendule dans un plan vertical, vous balancez suffisamment vite pour que la trajectoire soit un cercle. Quelle est la tension du pendule lorsqu'il passe au point le plus bas du cercle. La tension est une quantité dynamique, car c'est une force. Maintenant, lorsque vous résolvez le problème, vous n'écrivez pas l'équation complète de Newton et ne la résolvez pas. Vous utilisez les informations cinématiques que vous avez sur la trajectoire: c'est un cercle, dans la partie la plus basse de la trajectoire il n'y a pas d'accélération tangentielle, donc l'accélération est dirigée radialement vers l'intérieur et est $ v ^ 2 / r $. À partir de là, vous pouvez trouver la tension en utilisant des considérations purement cinématiques et en ne résolvant jamais $ \ vec {F} = m \ vec {a} $ comme une équation différentielle.

Je suppose que vous avez compris qu'en physique nous le faisons ceci tout le temps. Si nous ne le faisions pas, de nombreux problèmes seraient impossibles à résoudre sans recourir constamment à de nombreuses simulations informatiques. Dans la plupart des problèmes que nous considérons, nous avons déjà une idée de la cinématique, ce qui permet de réduire l'espace des solutions acceptables. Parfois si radicalement (mais ce n'est que pour les problèmes les plus simples) que nous pouvons les résoudre par des considérations purement cinématiques.

#4
+15
Ron Maimon
2012-01-09 21:01:20 UTC
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Vous devriez y penser en termes de programmation d'un ordinateur pour simuler le système physique. La cinématique est la structure de données dont vous avez besoin pour simuler la situation générale, quelles variables avec quelle plage de valeurs. La dynamique est l'algorithme réel qui simule le mouvement.

#5
+8
Philip Gibbs - inactive
2012-01-10 01:25:38 UTC
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La cinématique concerne l'amplitude des mouvements ou des changements qu'un système peut subir, ou l'espace d'états dans lequel il agit. La dynamique concerne le mouvement qu'elle subit selon les lois du mouvement.

Par exemple, la cinématique d'un corps rigide dans l'espace décrit ses positions et orientations de coordonnées possibles et la plage de vitesses et de vitesses angulaires, etc. La dynamique décrit comment celles-ci changeraient sous l'influence d'un système de forces donné .

Cela signifie que la conservation de l'énergie et d'autres quantités est dynamique car elle ne tient que lorsque les équations de mouvement sont en vigueur.

Bien que la cinématique et la dynamique soient les plus utilisées en mécanique classique peut étendre l'idée à la mécanique quantique où la cinématique est décrite par l'espace des phases et les opérateurs, tandis que la dynamique est l'évolution sous l'influence d'un hamiltonien donné.

Il est traditionnel de considérer la distinction entre cinématique et dynamique comme absolument claire, mais peut-être la chose la plus importante à comprendre à leur sujet est que ce n'est pas toujours le cas. À titre d'exemple simple, considérons le cas d'une particule qui peut se déplacer le long d'une piste fixe. Vous pourriez considérer la contrainte qui la maintient sur la piste comme cinématique et seul son mouvement réel le long de la piste ferait partie de la dynamique, mais nous savons qu'à un niveau plus profond, la particule est maintenue sur la piste par des forces dynamiques.

Un autre exemple pourrait être la conservation de la charge. Si vous considérez l'équation de Dirac pour une particule chargée en présence d'un champ électromagnétique, vous constatez que la charge n'est conservée que sous l'influence des équations du mouvement. Si vous quantifiez le système, la charge est donnée par la somme des charges quantifiées sur les positrons et les électrons qui ne peuvent être créées et détruites que par paires. Il est possible de voir cela comme une contrainte cinématique, les dynmaiques ne prenant en compte que le mouvement des particules.

Le meilleur exemple est peut-être en électrodynamique où un potentiel vectoriel décrit la cinématique du champ, les champs électrique et magnétique étant donnés par des dérivés appropriés. Dans ce cas, l'équation de Maxwell qui nous dit que le champ magnétique a une divergence nulle est cinématique car elle suit sans utilisation des équations du mouvement, mais la divergence du champ électrique est égale au courant électrique selon les équations du mouvement. Ainsi, certaines équations de Maxwell sont cinématiques et certaines sont dynamiques. Dans une théorie plus profonde, ces champs peuvent être dérivés d'un système qui présente une dualité électromagnétique où les monopôles magnétiques agissent comme des sources pour le champ magnétique. Dans ce cas, les parties cinématique et dynamique de l'équation de Maxwell sont interchangées sous la dualité, nous sommes donc obligés de réaliser que la distinction originale entre cinématique et dynamique était une illusion.

En dernière analyse, l'évolution de la L'univers ne fait pas la même distinction entre cinématique et dynamique que les physiciens et il est important de comprendre qu'à un niveau plus profond la cinématique peut se révéler être dynamique ou vice-versa. Donc, toute tentative de définir la différence est dans une certaine mesure arbitraire et peut ne pas résister à l'épreuve du temps.

#6
+6
Rikki
2013-08-21 22:10:00 UTC
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Cinématique: ce sur quoi Galileo a travaillé avec ses nombreuses expériences mesurant le déplacement, la vitesse et l'accélération de balles roulant sur des plans inclinés.

Dynamique: ce sur quoi Newton a travaillé lorsqu'il a formulé ses trois lois.

#7
+6
celtschk
2014-04-27 15:25:50 UTC
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Autre définition pragmatique: si vous n'avez besoin que d'unités SI dérivées du mètre et de la seconde (longueur, temps, vitesse, accélération,…), c'est la cinématique. Si vous avez également besoin d'unités SI impliquant le kilogramme (masse, énergie, quantité de mouvement, force,…), c'est la dynamique.

#8
+5
Pavel Radzivilovsky
2010-12-01 03:03:02 UTC
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La différence est la suivante: prise en compte des forces .

Dans de nombreux cas, les forces elles-mêmes sont liées à l'emplacement (recherche d'entrées potentielles, énergie potentielle, hamiltonien) donc la dynamique vous permettrait pour prédire le comportement du système à partir d'un état initial donné.

#9
+5
guillefix
2016-01-21 01:43:27 UTC
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Voici comment je le comprends. Il existe une série de définitions utilisées en physique, et une utilisée principalement en génie. Je vais d'abord décrire celui utilisé en physique:

En mécanique , nous décrivons le mouvement des corps, et les causes qui les affectent. Cela inclut le cas particulier où le "mouvement" n'est pas un mouvement, c'est-à-dire que les corps sont stationnaires.

La description du mouvement lui-même est appelée cinématique . Cela définit simplement les degrés de liberté pertinents, représentés sous forme de variables sous une forme mathématique pertinente.

La description des causes et la manière dont ces causes affectent le mouvement s'appelle dynamique . Ces causes sont souvent divisées en forces et couples. Cette description relie les variables décrivant le mouvement ci-dessus aux forces, qui devraient dépendre de ces variables elles-mêmes. Cela signifie qu'en dynamique nous avons souvent des équations fermées que nous pouvons résoudre en toute généralité.


Une autre division des domaines de la mécanique classique, utilisée principalement en ingénierie laisse la même définition de la cinématique, mais ce que nous avons appelé la dynamique ci-dessus est appelé cinétique

La dynamique se réfère alors à la mécanique appliquée uniquement au mouvement propre (c'est-à-dire sans tenir compte du cas stationnaire). En d'autres termes, la dynamique est la cinématique et la cinétique du mouvement propre.

La mécanique appliquée au cas stationnaire est appelée statique . En d'autres termes, la statique est la cinématique et la cinétique de l'équilibre statique.

#10
+3
user566
2010-11-20 11:13:39 UTC
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Je dirais que la cinématique a à voir avec l'espace de toutes les configurations possibles d'un système à un moment donné, par exemple quelles restrictions sont imposées à celles-ci par les lois de conservation. La dynamique a à voir avec la façon dont les configurations changent en fonction du temps. Comme toujours, la manière dont le terme est réellement utilisé peut dépendre de la personne.

#11
+1
John Fistere
2016-06-01 03:40:21 UTC
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Dans les systèmes mécaniques, je dirais que la différence est de savoir si les forces impliquées sont dues à des situations statiques ou quasi-statiques dans lesquelles les forces sont dues au poids / gravité, aux ressorts, etc. Si les forces résultent d'accélérations, alors nous avonsun système dynamique, alors que le premier serait un système cinématique.

Dans l'exemple de transmission de lumière du questionneur original, je ne comprends pas la distinction qui est faite.Tous les phénomènes sont liés à l'interaction des particules et de la lumière qui, selon ma façon de penser, est un système dynamique.Mais c'est à un niveau inférieur.

Je ne suis pas d'accord.La cinématique est, par étymologie, l'étude du mouvement;le restreindre à des situations statiques est bizarre.Je n'ai pas encore vu l'un ou l'autre de ces termes utilisés dans la littérature dans le sens que vous indiquez, bien que vous puissiez peut-être fournir des références.
Je ne sais pas non plus en quoi le deuxième paragraphe est une réponse.Dans tous les cas, la distinction établie par Jackson me semble parfaitement logique: la loi de Snell est requise simplement pour qu'une vague d'un côté corresponde à une vague de l'autre côté avec des phases correspondantes le long de la frontière à tout moment, même lorsque leurs vitesses sontdifférent;les coefficients de transmission et de réflexion, et leur interaction avec la polarisation, par contre, nécessitent l'application des équations de Maxwell sous leur forme limite pour savoir comment le système va répondre.
#12
+1
starseed_trooper
2018-06-29 06:00:44 UTC
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Principalement, la distinction entre cinématique et dynamique est l'une des causation. Qu'entendons-nous par là? L'étymologie du mot cinématique est le grec kinēma , qui signifie mouvement. D'un autre côté, la dynamique tire son origine de dunamis , c'est-à-dire le pouvoir (bien que nous fassions mieux de le considérer comme un pouvoir en puissance, comme dans la capacité de faire quelque chose).

Alors? Eh bien, nous connaissons tous un autre mot qui est basé sur le grec kinēma - cinéma . Si nous devions représenter la trajectoire d'une particule comme une fonction, comme une simulation informatique ou comme un film, nous fournirions une description du mouvement de la particule sans expliquer ce qui l'a fait bouger de cette façon. Mais en tant que physiciens, nous ne devons pas nous contenter de peindre une image du mouvement d'un système. C'est le travail des artistes.

Afin d'expliquer pourquoi notre système d'intérêt présente le mouvement que nous observons, nous identifions les forces et les potentiels qui pourraient avoir été responsables du déclenchement du mouvement. En mécanique classique, une fois que l'on a identifié les forces et les conditions initiales du système (la dynamique), on peut alors résoudre une équation différentielle pour obtenir une solution paramétrée en temps (la cinématique).

L ' étude des systèmes dynamiques est, après tout, une branche des mathématiques. J'espère que ça aide. De plus, j'espère que vous comprenez que la distinction n'est pas du tout arbitraire, comme certains ont été amenés à le penser.

#13
  0
Vidyanshu Mishra
2016-10-19 11:44:03 UTC
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La mécanique peut être globalement classée dans les branches suivantes:

1.Statique- Traite de l'étude des objets matériels au repos OR traite de l'étude du mouvement des objets sous l'effet des forces en équilibre, ici le facteur temps ne joue aucun rôle.

2. cinématique - traite de l'étude du mouvement des objets matériels sans prendre en compte les facteurs qui provoquent le mouvement (c'est-à-dire la nature de la force, la nature du corps). Ici, le facteur temps joue un rôle essentiel.

3. Dynamique - traite de l'étude du mouvement des objets en tenant compte des facteurs qui provoquent le mouvement. La dynamique est basée sur le concept de force. Ici, le facteur temps joue un rôle essentiel.

#14
-4
lurscher
2011-01-26 22:30:58 UTC
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Je pense qu'en général, on pourrait interpréter une distinction entre les modèles cinématiques et dynamiques comme se référant vaguement à des descriptions phénoménologiques (cinématiques) par rapport à. descriptions obtenues à partir des premiers principes (dynamiques)

-1: Je ne suis pas d'accord. La cinématique concerne les mouvements et les trajectoires mais pas les forces et les masses. Une description cinématique peut vous indiquer toutes les configurations possibles, mais une description dynamique la réduira à ce qui est susceptible de se produire dans une séquence temporelle.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 2.0 sous laquelle il est distribué.
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