運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)演講人：日期：目錄運(yùn)動(dòng)學(xué)概述質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)變形體的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)的物理量和單位運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和軌跡運(yùn)動(dòng)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用01運(yùn)動(dòng)學(xué)概述運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義運(yùn)動(dòng)學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，主要從幾何角度描述和研究物體位置隨時(shí)間的變化規(guī)律。運(yùn)動(dòng)學(xué)的特點(diǎn)不涉及物體本身的物理性質(zhì)和加在物體上的力，關(guān)注物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，如軌跡、速度和加速度等。運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義與特點(diǎn)區(qū)分運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，而動(dòng)力學(xué)則研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的聯(lián)系運(yùn)動(dòng)學(xué)為動(dòng)力學(xué)提供運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)，動(dòng)力學(xué)則解釋這些運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原因。運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的關(guān)系研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)學(xué)以質(zhì)點(diǎn)和剛體為主要研究對(duì)象，進(jìn)一步可研究變形體（如彈性體、流體等）的運(yùn)動(dòng)。研究方法運(yùn)動(dòng)學(xué)采用數(shù)學(xué)方法描述物體的運(yùn)動(dòng)，如運(yùn)動(dòng)方程、軌跡、位移、速度和加速度等，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究對(duì)象和方法02質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)物體的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，描述運(yùn)動(dòng)時(shí)必須指明參考系。運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，如直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等。運(yùn)動(dòng)學(xué)方程01020304位置、速度和加速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的最基本的物理量。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本量復(fù)雜運(yùn)動(dòng)可以分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的疊加。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述剛體上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都是平行直線(xiàn)。平動(dòng)剛體的基本運(yùn)動(dòng)形式剛體繞固定軸或固定點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)剛體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，可以分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。平面運(yùn)動(dòng)剛體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)，描述起來(lái)更為復(fù)雜?？臻g運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)中心法通過(guò)確定剛體在某一瞬時(shí)的瞬心，利用瞬心的性質(zhì)來(lái)分析剛體的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)法將剛體的運(yùn)動(dòng)分解為相對(duì)于某參考系的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而簡(jiǎn)化分析。速度瞬心定理剛體在平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度瞬心在剛體上固定不動(dòng)或在某條直線(xiàn)上移動(dòng)。加速度瞬心定理剛體在平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度瞬心也在剛體上固定不動(dòng)或在某條直線(xiàn)上移動(dòng)。剛體的平面運(yùn)動(dòng)分析03變形體的運(yùn)動(dòng)學(xué)彈性體運(yùn)動(dòng)學(xué)方程描述彈性體在不同應(yīng)力狀態(tài)下的形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，涉及位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。彈性體定義及特性彈性體指在外力作用下能發(fā)生形變，當(dāng)外力去除后能恢復(fù)原狀的物體。具有彈性、形變可逆性等特點(diǎn)。形變與應(yīng)力關(guān)系彈性體在受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生形變，形變大小與應(yīng)力大小成正比，且形變隨應(yīng)力消失而恢復(fù)。彈性體的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征流體是液體和氣體的總稱(chēng)，具有流動(dòng)性、可壓縮性、黏性等特性。在靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，流體內(nèi)部各層之間存在剪切力。流體定義及特性流體在靜止?fàn)顟B(tài)下，其內(nèi)部任意一點(diǎn)的靜壓力與重力大小相等、方向相反，且垂直于該點(diǎn)所在的等壓面。流體靜壓力與重力關(guān)系描述流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基本方程，包括連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程。流體動(dòng)力學(xué)方程流體的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征微團(tuán)概念及性質(zhì)變形體發(fā)生形變時(shí)，其內(nèi)部微團(tuán)會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)和拉伸等運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致微團(tuán)形狀的改變和相鄰微團(tuán)之間的相對(duì)位移。微團(tuán)運(yùn)動(dòng)與形變關(guān)系微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析應(yīng)用通過(guò)微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析，可以揭示變形體內(nèi)部應(yīng)力分布、應(yīng)變規(guī)律以及材料破壞機(jī)制等力學(xué)性質(zhì)，為材料設(shè)計(jì)和制造工藝提供理論依據(jù)。微團(tuán)指變形體內(nèi)部無(wú)限小的體積元素，其尺寸遠(yuǎn)小于變形體整體尺寸，但包含足夠多的分子或原子。變形體中的微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析04運(yùn)動(dòng)學(xué)的物理量和單位物理量。物理學(xué)中用速度來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。速度在數(shù)值上等于物體運(yùn)動(dòng)的位移跟發(fā)生這段位移所用的時(shí)間的比值。速度的計(jì)算公式為v=Δx/Δt。國(guó)際單位制中速度的單位是米每秒。速度物理概念。加速度（Acceleration）是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值Δv/Δt，是描述物體速度變化快慢的物理量，通常用a表示，單位是米每二次方秒。加速度是矢量，它的方向是物體速度變化的方向。加速度位移、速度和加速度角速度物理量。假設(shè)某質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，在Δt時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角為Δθ.Δθ與Δt的比值，描述了物體繞圓心運(yùn)動(dòng)的快慢，這個(gè)比值叫做角速度，用符號(hào)ω表示：ω=|Δθ|÷Δt角速度ω是矢量。角加速度物理學(xué)名詞。質(zhì)點(diǎn)繞某軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度也可能隨時(shí)間變化。我們把單位時(shí)間內(nèi)角速度的變化量叫作角加速度。角速度和角加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)中的其他重要物理量時(shí)間物理學(xué)中的基本物理量之一，描述物體運(yùn)動(dòng)或物理過(guò)程持續(xù)的長(zhǎng)短。在國(guó)際單位制中，時(shí)間的主單位是秒。速度變化量加速度變化量描述物體速度變化的大小和方向，是矢量?？梢杂媚┧俣扰c初速度之差來(lái)表示，即Δv=v-v0。描述物體加速度變化的大小和方向，也是矢量。可以用末加速度與初加速度之差來(lái)表示，即Δa=a-a0。05運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和軌跡質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程和軌跡質(zhì)點(diǎn)定義有質(zhì)量但不存在體積或形狀的點(diǎn)，忽略其大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程x=x(t),y=y(t),z=z(t)，描述質(zhì)點(diǎn)位置隨時(shí)間變化的規(guī)律。質(zhì)點(diǎn)軌跡質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程在空間中描繪出的曲線(xiàn)，表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置。位矢描述質(zhì)點(diǎn)位置的矢量，隨時(shí)間變化而變化，是時(shí)間的函數(shù)。剛體定義剛體軌跡剛體運(yùn)動(dòng)方程位姿形狀和大小不變，且內(nèi)部各點(diǎn)相對(duì)位置不變的物體，是一種理想化模型。剛體上某一點(diǎn)在空間中描繪出的曲線(xiàn)，代表剛體的整體運(yùn)動(dòng)情況。描述剛體上任意一點(diǎn)的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律，包括平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。描述剛體在空間中的位置和姿態(tài)，包括位置和姿態(tài)兩個(gè)方面的信息。剛體的運(yùn)動(dòng)方程和軌跡解析法通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)方程得到質(zhì)點(diǎn)或剛體的顯式表達(dá)式，如運(yùn)動(dòng)方程的積分形式。圖形法通過(guò)繪制質(zhì)點(diǎn)或剛體的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)直觀(guān)地了解運(yùn)動(dòng)情況，常用于初步分析和驗(yàn)證。仿真法利用計(jì)算機(jī)程序模擬質(zhì)點(diǎn)或剛體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，得到數(shù)值結(jié)果和圖形結(jié)果，是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的重要手段。數(shù)值法通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到質(zhì)點(diǎn)或剛體在不同時(shí)刻的位置和速度等信息，如歐拉法、龍格-庫(kù)塔法等。運(yùn)動(dòng)方程的求解方法0102030406運(yùn)動(dòng)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用化學(xué)火箭推進(jìn)、電火箭推進(jìn)、核火箭推進(jìn)等。火箭推進(jìn)技術(shù)箭體結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、載荷與箭體分離技術(shù)等。火箭結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)慣性制導(dǎo)、衛(wèi)星導(dǎo)航、遙測(cè)遙控等?；鸺茖?dǎo)與控制運(yùn)載火箭技術(shù)010203航天器電源技術(shù)太陽(yáng)能電源、核電源等。航天器結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)載人航天器、衛(wèi)星、探