23-05-2025 - Exercise - Kinematic and dynamic calculation [EN]-[IT]

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[ENGLISH]
23-05-2025 - Exercise - Kinematic and dynamic calculation [EN]-[IT]

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With this post I would like to provide some brief notions regarding the topic mentioned in the subject by doing some exercises.
The context in which we operate is that of Applied Mechanics
(code notes: MOD-97)

Kinematic and dynamic calculation
Exercise 01

In the study of Machine Mechanics, what are the differences between an analysis problem and a synthesis problem?

The basis for doing the following exercise
We are in the field of applied mechanics and analysis and synthesis have two precise meanings.
Let's remember that applied mechanics is that part of mechanics that deals with the study and application of the principles of mechanics to physical systems and machines.

Initial reasoning
Applied mechanics analyzes the behavior of bodies and structures when forces or movements are applied to them. In applied mechanics the concepts of analysis and synthesis are fundamental and are two different approaches that concern the study of the mechanisms of machinery.

Development
Analysis in applied mechanics
We talk about an analysis problem when we want to calculate the behavior of a mechanism that has already been defined. For example, a kinematic analysis is the study that is performed to determine the position of moving bodies.

Synthesis in applied mechanics
A synthesis problem instead first defines a desired function. This becomes the starting point for then designing the mechanism that will achieve the desired function.

The result
The analysis is performed to calculate the behavior of a mechanism, the synthesis is performed to design a mechanism starting from a desired function.

Exercise 02

In the study of Machine Mechanics, what are the differences between a kinematic study and a dynamic study?

The basis for carrying out the following exercise
Applied mechanics is that part of mechanical engineering that deals with the study of bodies and how they react to movement or the application of external forces.
In applied mechanics, there are different approaches to tackling problems. The main types of study for applied mechanics problems are: statics, dynamics, machine mechanics, analytical mechanics, computational mechanics.

Initial reasoning
The kinematic study and a dynamic study are two approaches to analyzing the behavior of bodies in motion.
Kinematics studies the motion of bodies, but excludes the causes that generate the motion from the analysis. For example, the forces that are applied are not analyzed.
The dynamic study, or dynamics, studies the motion of bodies considering the forces that cause it.

Process
Example of kinematic calculation
Let's suppose we have a material point that moves along a straight line:

Let's try to calculate the value of the velocity and acceleration with a time of 3 seconds

Velocity: first derivative of the position

Acceleration: derivative of the speed

Dynamic calculation example
Let's assume we have a block with a mass of 4 kg and that it is pushed on a horizontal plane with a constant force of 20 N. The coefficient of dynamic friction is μ = 0.2.
What is the acceleration in this case?
To calculate the acceleration we first calculate the friction force

Then we calculate the resultant force

And finally we calculate acceleration

The result
In conclusion we can say that the goal of kinematics is to describe motion, while the goal of dynamics is to explain the causes of motion.

Conclusions
Kinematic calculus does not consider describes the motion of a body without considering the forces at play, while dynamic calculus explains the causes of motion considering the forces at play.

Question
Do you have to perform dynamic or kinematic calculations for work? Do you remember having done similar calculations at school?

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[ITALIAN]
23-05-2025 - Esercizio - Calcolo cinematico e dinamico [EN]-[IT]

Immagine generata con IA, Microsoft Copilot

Con questo post vorrei fornire alcune brevi nozioni a riguardo dell’argomento citato in oggetto svolgendo degli esercizi.
Il contesto in cui operiamo è quello della Meccanica applicata
(code notes: MOD-97)

Calcolo cinematico e dinamico
Esercizio 01

Nello studio della Meccanica delle Macchine, quali sono le differenze tra un problema di analisi e un problema di sintesi?

Le basi per svolgere il seguente esercizio
Siamo nell’ambito della meccanica applicata e analisi e sintesi hanno due significati precisi.
Ricordiamo che la meccanica applicata è quella parte della meccanica che si occupa dello studio e dell'applicazione dei principi della meccanica ai sistemi fisici e alle macchine.

Ragionamento iniziale
La meccanica applicata analizza il comportamento di corpi e strutture quando a questi vengono applicate delle forze o dei movimenti. Nella meccanica applicata i concetti di analisi e sintesi sono fondamentali e sono due approcci differenti che riguardano lo studio dei meccanismi dei macchinari.

Svolgimento
L’analisi nella meccanica applicata
Si parla di problema di analisi quando vogliamo calcolare il comportamento di un meccanismo già definito. Ad esempio, un’analisi cinematica è lo studio che si esegue per determinare la posizione di corpi mobili.

La sintesi nella meccanica applicata
Un problema di sintesi invece definisce prima una funziona desiderata. Questa diventa il punto di partenza per poi progettare il meccanismo che vada a realizare la funzione desiderata.

Il risultato
L’analisi si esegue per calcolare il comportamento di un meccanismo, la sintesi si esegue per progettare un meccanismo partendo da una funzione desiderata.

Esercizio 02

Nello studio della Meccanica delle Macchine, quali sono le differenze tra uno studio cinematico e uno studio dinamico?

Le basi per svolgere il seguente esercizio
La meccanica applicata è quella parte dell’ingegneria meccanica che si occupa dello studio dei corpi e come reagiscono al movimento o all’applicazione di forze esterne.
Nella meccanica applicata esistono diversi approcci per affrontare i problemi. Le principali tipologie di studio per i problemi di meccanica applicata sono: statica, dinamica, meccanica delle macchine, meccanica analitica, meccanica computazionale.

Ragionamento iniziale
Lo studio cinematico e uno studio dinamico sono due approcci per analizzare il comportamento dei corpi in movimento.
La cinematica studia il moto dei corpi, ma esclude dall’analisi le cause che generano il moto. Ad esempio non vengono analizzate le forze che sono applicate.
Lo studio dinamico, ovvero la dinamica, studia il moto dei corpi considerando le forze che lo causano.

Svolgimento
Esempio di calcolo cinematico
Supponiamo di avere un punto materiale che si muove lungo una retta:

Proviamo a calcolare quanto vale la velocità e l’accelerazione con un tempo di 3 secondi

Velocità: derivata prima della posizione

Accelerazione: derivata della velocità

Esempio di calcolo dinamico
Pensiamo di avere un blocco con una massa di 4 kg e che sia spinto su un piano orizzontale con una forza costante di 20 N. Il coefficiente d’attrito dinamico è μ = 0,2.
Qual è in questo caso l’accelerazione?
Per calcolare l’accelerazione prima calcoliamo la forza di attrito

Poi calcoliamo la forza risultante

Ed Infine calcoliamo l’accelerazione

Il risultato
In conclusione possiamo dire che l’obiettivo della cinematica è descrivere il moto, mentre l’obiettivo della dinamica è spiegare le cause del moto.

Conclusioni
Il calcolo cinematico non considera descrive il moto di un corpo senza considerare le forze in gioco, mentre il calcolo dinamico spiega le causa del moto considerando le forze in gioco.

Domanda
Per lavoro dovete eseguire calcoli dinamici o cinematici? Vi ricordate di aver fatto dei calcoli simili a scuola?

THE END