Kinematik

Zusammenfassung

Die Kinematik ist das Teilgebiet der Mechanik, in dem die Bewegung (Deformation) eines Körpers an sich studiert wird, ohne nach den Ursachen dieser Bewegung, den Kräften und Spannungen, zu fragen. Bei der Analyse der Bewegung eines Punktes werden die Begriffe Ortsvektor, Verschiebungsvektor, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsvektor herangezogen. Sie können dann als entsprechende Vektorfelder die Kinematik einfacher Kontinua (von Punkthaufen) festlegen. Um die Verformungen lokal zu beschreiben, erweist sich der Begriff des Deformationsgradienten als zweckmäßig, aus dem dann (beim festen Körper) die „Verzerrungen“ abgeleitet werden. Aus diesen wiederum sind Dehnung und Gleitung darstellbar. Das kinematische Modell des starren (unverformbaren) Körpers, in dem der Abstand zweier Punkte während der Bewegung konstant bleibt, wird als wichtiges Bezugssystem (z. B. für die Deformationen) ausführlich behandelt und führt auf den Begriff des Winkelgeschwindigkeitsvektors. Polkegel bei Kreiselung und Polkurven bei ebener Bewegung erläutern die Kinematik der Geschwindigkeiten des starren Körpers und zeigen den idealisierten Vorgang des „reinen Rollens“. Insbesondere wird die Kinematik der flüssigen Körper durch die Stromlinien anschaulich beschrieben. Der „Satz von der Erhaltung der Masse“ fester und flüssiger Körper bildet den Abschluß dieser Einführung.