7. Kinematik des Massenpunkts - Grundbegriffe der Bewegung

Kinematik und die im nächsten Kapitel besprochene Kinetik schließen die Grundlagen der Mechanik ab, die in diesem Lehrbuch behandelt werden. In der anfangs behandelten Statik befassten wir uns mit der Frage, welche Kräfte und Momente auf einen starren oder erstarrt gedachten Körper wirken, wenn dieser in der Gleichgewichtslage ist. Darauf aufbauend wurde in der Festigkeitslehre untersucht, wie sich ein Körper unter der Wirkung dieser Lasten verformt und welche Spannungen dadurch im Körper hervorgerufen werden. Auch die Kinematik und Kinetik befasst sich mit den Änderungen eines Körpers, allerdings nicht wie die Festigkeitslehre mit den Änderungen der geometrischen Gestalt in Abhängigkeit einer Ortskoordinate, sondern mit den Änderungen der Position eines Körpers in Abhängigkeit der Zeit. In anderen Worten: Wir wollen die Bewegung eines Körpers untersuchen.

Unter einem Massenpunkt versteht man einen Körper, dessen Lage im Raum durch Angabe eines Punktes hinreichend genau beschrieben werden kann. Gleichbedeutend damit ist, dass nur Koordinaten zur Beschreibung der Position des Punktes im Raum erforderlich sind. Die Lage eines ausgedehnten Körpers liegt dagegen erst fest, wenn zusätzlich zur Position auch die Orientierung des Körpers beschrieben ist. Ob man einen Körper als punktförmig annehmen kann, ist keine Frage der räumlichen Ausdehnung des Körpers, sondern wird von der zu untersuchenden Aufgabenstellung bestimmt. Beispielsweise kann man die Erde als Massenpunkt modellieren, wenn man die Himmelsbewegungen rechnerisch beschreiben möchte. Zur Planung des Landeanflugs einer Raumschiffs sollte man dagegen die Erde besser nicht als einen Punkt auffassen.