Более сложным является движение тела, имеющего одну неподвижную точку и обладающего 3 степенями свободы (например, ,или волчок). Положение тела относительно системы отсчёта определяется в этом случае какими-нибудь 3 углами (например, Эйлера углами: углами прецессии, нутации и собственного вращения), а закон движения - уравнениями, выражающими зависимость этих углов от времени. Основными кинематическими характеристиками являются мгновенная угловая скорость w и мгновенное угловое ускорение e тела. Движение тела слагается из серии элементарных поворотов вокруг непрерывно меняющих своё направление мгновенных осей вращения ОР, проходящих через неподвижную точку О( рис. 4 ).
Самым общим случаем является движение свободного твёрдого тела, имеющего 6 степеней свободы. Положение тела определяется 3 координатами одной из его точек, называемых полюсом (в задачах динамики за полюс принимается центр тяжести тела), и 3 углами, выбираемыми так же, как для тела с неподвижной точкой; закон движения тела задаётся 6 уравнениями, выражающими зависимости названных координат и углов от времени. Движение тела слагается из поступательного вместе с полюсом и вращательного вокруг этого полюса, как вокруг неподвижной точки. Таким, например, является движение в воздухе артиллерийского снаряда или самолета, совершающего фигуры высшего пилотажа, движение небесных тел и др. Основными кинематическими характеристиками являются скорость и ускорение поступательной части движения, равные скорости и ускорению полюса, и угловая скорость и угловое ускорение вращения тела вокруг полюса. Все эти характеристики (как и кинематические характеристики для тела с неподвижной точкой) вычисляются по уравнениям движения; зная эти характеристики, можно определить скорость и ускорение любой точки тела. Частным случаем рассмотренного движения является плосконаправленное (или плоское) движение твёрдого тела, при котором все его точки движутся параллельно некоторой плоскости. Подобное движение совершают звенья многих механизмов и машин.
В К. изучают также сложное движение точек или тел, то есть движение, рассматриваемое одновременно по отношению к двум (и более) взаимно перемещающимся системам отсчета. При этом одну из систем отсчета рассматривают как основную (ее еще называют условно неподвижной), а перемещающуюся по отношению к ней систему отсчёта называют подвижной; в общем случае подвижных систем отсчёта может быть несколько.
При изучении сложного движения точки её движение, а также скорость и ускорение по отношению к основной системе отсчёта называют условно абсолютными, а по отношению к подвижной системе - относительными. Движение самой подвижной системы отсчёта и всех неизменно связанных с ней точек пространства по отношению к основной системе называют переносным движением, а скорость и ускорение той точки подвижной системы отсчёта, с которой в данный момент совпадает движущаяся точка, называют переносной скоростью и переносным ускорением. Например, если основную систему отсчета связать с берегом, а подвижную с пароходом, идущим по реке, и рассмотреть качение шарика по палубе парохода (считая шарик точкой), то скорость и ускорение шарика по отношению к палубе будут относительными, а по отношению к берегу - абсолютными; скорость же и ускорение той точки палубы, которой в данный момент касается шарик, будут для него переносными. Аналогичная терминология используется и при изучении сложного движения твёрдого тела.
Основные задачи К. сложного движения заключаются в установлении зависимостей между кинематическими характеристиками абсолютного и относительного движений точки (или тела) и характеристиками движения подвижной системы отсчета, то есть переносного движения. Для точки эти зависимости являются следующими: абсолютная скорость точки равна геометрической сумме относительной и переносной скоростей, т. е.
n a= n oтн+ n пер,
а абсолютное ускорение точки равно геометрической сумме трёх ускорений - относительного, переносного и поворотного, или кориолисова (см. ) ,т. е.
w a= w oтн+w пер+w kop.
Для твердого тела, когда все составные (то есть относительные и переносные) движения являются поступательными, абсолютное движение также является поступательным со скоростью, равной геометрической сумме скоростей составных движений. Если составные движения тела являются вращательными вокруг осей, пересекающихся в одной точке (как, например, у гироскопа), то результирующее движение также является вращательным вокруг этой точки с мгновенной угловой скоростью, равной геометрической сумме угловых скоростей составных движений. Если же составными движениями тела являются и поступательные, и вращательные, то результирующее движение в общем случае будет слагаться из серии мгновенных винтовых движений (см. ) .
В К. непрерывной среды устанавливаются способы задания движения этой среды, рассматривается общая теория деформаций и определяются так называемые уравнения неразрывности, отражающие условия непрерывности среды.
Лит.см. при ст. .
С. М. Тарг.
Рис. 1 к ст. Кинематика.
Рис. 4 к ст. Кинематика.
Рис. 2 к ст. Кинематика.
Рис. 3 к ст. Кинематика.
Кинематика звёздных систем
Кинема'тика звёздных систе'м,раздел звёздной астрономии; то же, что .
Кинематика механизмов
Кинема'тика механи'змов,раздел теории машин и механизмов, в котором изучают геометрическую сторону движения частей (звеньев) механизма, пренебрегая вызывающими его причинами. Исследования К. м. основываются на положении о том, что любой механизм состоит из подвижно соединённых твёрдых тел - звеньев, движения которых определяются движением одного или нескольких звеньев, называемых ведущими.
К. м. решает задачи кинематического анализа и кинематического синтеза (см. ) .Основные задачи кинематического анализа: определение положений звеньев, траекторий отдельных точек механизма, угловых скоростей и ускорений звеньев, линейных скоростей и ускорений отдельных точек механизма. Для решения каждой из этих задач должны быть заданы постоянные геометрические параметры механизма, определяющие его кинематические свойства и законы движения ведущих звеньев. Например, для плоского шарнирного механизма ( рис. 1 ) должны быть известны расстояния между центрами шарниров и закон движения ведущего звена АВ.Для кулачкового механизма ( рис. 2 ) должны быть заданы профиль кулачка 1 и закон его движения, радиус ролика 3,расстояния между центрами шарниров С и D, Аи D.Положения звеньев определяют графическими и аналитическими методами.
Более простые графические методы заключаются в следующем. Если для механизма ( рис. 1 ) известно положение звена АВи расстояния между центрами шарниров, можно положения всех остальных звеньев определить засечками циркуля. Таким образом, задача для плоских механизмов всегда может быть сведена к определению точек пересечения плоских кривых. Графические построения для пространственных механизмов усложняются, т.к. они связаны с определением линий и точек пересечения пространственных фигур. Однако в пределах точности графических построений всегда можно построить положения всех звеньев плоских и пространственных механизмов любой сложности.
Аналитические методы позволяют определять положения звеньев с заранее заданной точностью. Задача сводится к решению системы нелинейных уравнений. Для типовых механизмов разработаны программы вычислений на ЭВМ.
Траектории отдельных точек механизма определяют обычно совместно с определением положений звеньев, причём выполняется графическое построение или аналитическое исследование только тех траекторий, от вида которых зависит движение рабочих органов механизма. Траектории, описываемые точками механизма, весьма разнообразны и в некоторых случаях представляют собой сложные плоские или пространственные кривые. Например, траектория, описываемая точкой М( рис. 1 ), является алгебраической кривой 6-го порядка. Траектории точек, лежащих на звене ME,представляют уже кривые 14-го порядка.
Определение скоростей звеньев и отдельных точек механизмов - наиболее разработанный раздел К. м., располагающий графическими методами кинематических диаграмм и планов скоростей и аналитическим методом. Для определения скоростей какой-либо точки строят диаграмму изменения пути этой точки по времени, используя данные, полученные при определении положений звеньев, а затем, применяя графическое дифференцирование, строят диаграмму изменения скорости по времени (см. ). Это метод наиболее простой, однако характеризуется небольшой точностью. Метод планов скоростей применим для плоских и пространственных механизмов. При построении планов скоростей используют соотношения между векторами скоростей различных точек механизма. Точность метода планов скоростей, как и всякого графического метода, ограничена, поэтому при исследовании механизмов, для которых требуется повышенная точность кинематического расчёта, предпочтительно применение аналитических методов, которые всегда можно свести к системе линейных уравнений.
Ускорения точек механизма определяют по планам ускорений и аналитическим методом (решение систем линейных уравнений). Метод кинематических диаграмм для определения ускорений, как правило, не применяется, так как его точность зависит от точности графического дифференцирования, предварительно построенной диаграммы изменения скорости по времени, т. е. при решении, возможно, накопление ошибок. Для некоторых быстроходных механизмов определяют не только ускорения 1-го порядка, но и ускорения 2-го порядка, которые иногда называют рывками. Если точка совершает прямолинейное движение, то ускорение 2-го порядка равно первой производной от ускорения 1-го порядка по времени или третьей производной от пути по времени. Ускорение 2-го порядка находят по плану рывков или аналитическим методом (решение системы линейных уравнений).
Задачи кинематического синтеза механизмов являются обратными рассмотренным задачам кинематического анализа. Искомыми величинами в них являются постоянные параметры механизма, которые определяются по заданным кинематическим условиям, то есть по траекториям некоторых точек звеньев механизма, скорости и ускорению звеньев и отдельных точек. Задачи синтеза механизмов отличаются большей сложностью, чем задачи кинематического анализа.
Лит.:Артоболевский И. И., Теория механизмов, 2 изд., М., 1967; Добровольский В. В., Теория механизмов, 2 изд., М., 1953.
И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский.
Рис. 2. Кулачковый механизм.
Рис. 1. Плоский шарнирный механизм.
Кинематика рельефа
Кинема'тика релье'фа,раздел геоморфологии, изучающий изменение взаимного положения точек земной поверхности во времени. В отличие от морфологии и морфометрии, наблюдающих рельеф в статике, К. р. Изучает земную поверхность в движении, но вне зависимости от вызывающих движение сил и агентов. Это последнее ограничение отличает К. р. от динамики рельефа. Понятие «К. р.» предложено советским геоморфологом А. С. Девдариани.
Лит.:Девдариани А. С., Измерение перемещений земной поверхности, М., 1964.
Кинематическая вязкость
Кинемати'ческая вя'зкость,кинематический коэффициент вязкости, отношение обычного коэффициента вязкости h (называемого также динамическим) к плотности вещества r; обозначается n (см. ) .Единицей К. в. в служит м 2 /сек.Дольная единица К. в. см 2 /секназывается . 1 м 2 /сек =10 4 cm.
Кинематическая пара
Кинемати'ческая па'ра,подвижное сопряжение двух твёрдых звеньев, налагающее ограничения на их относительное движение условиями связи. Каждое из условий связи устраняет одну ,то есть возможность одного из 6 независимых относительных движений в пространстве. В прямоугольной системе координат возможно 3 поступательных движения (в направлении 3 осей координат) и 3 вращательных (вокруг этих осей). По числу условий связи SК. п. делятся на 5 классов. Число степеней свободы К. п. W=6- S. Внутри каждого класса К. п. делятся на виды по оставшимся возможным относительным движениям звеньев. По характеру соприкосновения звеньев выделяют низшие К. п. - с контактом по поверхностям, и высшие - с контактом по линиям или в точках. Высшие К. п. возможны всех 5 классов и многих видов; низшие - только 3 классов и 6 видов ( рис.1 ). Различают также геометрически замкнутые и незамкнутые К. п. В первых постоянное соприкосновение поверхностей обеспечивается формой их элементов (например, все К. п. на рис. 1 ), во вторых - для замыкания требуется прижимающая сила, т. н. силовое замыкание (например, в кулачковом механизме). Условно к К. п. относят некоторые подвижные сопряжения с несколькими промежуточными телами качения (например, шарико- и роликоподшипники) и с промежуточными деформируемыми элементами (например, так называемые безлюфтовые шарниры приборов с плоскими пружинами; рис. 2 ).
Лит.см. при ст. .
Н. Я. Ниберг.
Рис. 1. Кинематические пары: а - высшие, б - низшие.
Рис. 2. Схема безлюфтового шарнира: 1 - неподвижная деталь; 2 - деформируемые элементы (плоские пружины); 3 - рычаг.
Кинематографии институт
Кинематогра'фии институ'тВсесоюзный государственный (ВГИК), готовит для кинематографии и телевидения сценаристов, режиссёров, актёров, операторов, киноведов-редакторов, художников по оформлению фильмов, экономистов. Основан в 1919 как Государственная школа кинематографии, с 1925 - кинотехникум, с 1930 - Государственный институт кинематографии, с 1934 - ВГИК. В составе института (1972): факультеты - постановочный (с отделениями режиссёрским и актёрским), операторский, сценарно-киноведческий, художественный и экономический; заочное отделение, аспирантура; 17 кафедр, научно-исследовательский сектор, 10 учебных лабораторий, учебная киностудия, фильмотека (около 3,5 тыс. копий фильмов), в библиотеке свыше 200 тыс. тт.
В 1972/73 учебном году во ВГИКе обучалось около 1,5 тыс. студентов (в т. ч. студенты из 35 зарубежных государств); работало около 200 преподавателей, из них 26 профессоров, докторов наук и 130 доцентов, кандидатов наук. ВГИКу предоставлено право принимать к защите докторские и кандидатские диссертации. В работе ВГИКа принимали участие крупнейшие мастера и теоретики кино - С. М. Эйзенштейн, В. И. Пудовкин, А. П. Довженко, М. И. Ромм, Л. В. Кулешов и др. В институте преподают ведущие деятели советской кинематографии - С. А. Герасимов, А. Д. Головня, Е. Л. Дзиган, А. Б. Столпер, И. П. Копалин, А. М. Згуриди, Л. В. Косматов, Б. И. Волчек, Л. А. Кулиджанов, Б. А. Бабочкин, Т. Ф. Макарова, С. Ф. Бондарчук, художники И. П. Иванов-Вано, М. А. Богданов, С. М. Каманин, киноведы Н. А. Лебедев, В. Н. Ждан, Р. Н. Юренев и др. Среди выпускников ВГИКа известные режиссеры Г. Н. Чухрай, С. И. Ростоцкий, Т. Е. Абуладзе, Р. Д. Чхеидзе, В. Г. Жалакявичус, В. М. Шукшин, актеры Р. Д. Нифонтова, Т. П. Семина, В. В. Тихонов, Н. Н. Рыбников, В. С. Ивашов и др. За годы существования ВГИК подготовил около 5 тыс. специалистов. Институт издаёт (с 1965) сборник «Вопросы истории и теории кино», ежегодник «Кинематограф сегодня» (с 1967).
А. Н. Грошев.
Кинематография
Кинематогра'фия(от греч. kнnema, род. падеж kinematos - движение и ... ) ,отрасль культуры и хозяйства, осуществляющая производство кинофильмов и показ их зрителю. Как наиболее массовый вид искусства (см. ) является важным средством политической и научной пропаганды. К. располагает средствами .Производство сосредоточено на .Изготовлением киноплёнки и аппаратуры занимается .Фильмы демонстрируются в ,на ,по телевидению.
Кинескоп
Кинескоп(от греч. kнnesis - движение и skopйo - смотрю), приёмная телевизионная трубка, для воспроизведения телевизионных изображений. К. применяется для наблюдений черно-белых и цветных изображений непосредственно или посредством проецирования изображений на большой экран, для съемки изображений на фото- или кинопленку, в качестве источника света и устройства разложения изображения на элементы при передаче по методу бегущего луча (см. ) .
В К. ( рис. 1 и 2 ) сила тока электронного луча, выходящего из электронного прожектора, изменяется (модулируется) в соответствии с изменениями амплитуды сигналов, поступающих на управляющий электрод (модулятор). Под действием ускоряющего напряжения на аноде и отклоняющей системы промодулированный луч высвечивает с переменной яркостью на строку за строкой, воспроизводя кадр за кадром передаваемое изображение (см. ) .Экран изготовляется из порошкообразного определённого состава или смеси люминофоров, которые наносятся на внутреннюю поверхность дна колбы К. В местах падения электронного луча на экране появляется свечение, цвет которого зависит от состава люминофора. Во избежание размазывания изображения движущихся объектов выбираются люминофоры с малым временем послесвечения (менее 0,1 сек) .У большинства К. обращенную внутрь колбы поверхность экрана покрывают тонкой (около 0,5-1,0 мкм) ,прозрачной для электронов, алюминиевой плёнкой. Отражая свет, возникающий при бомбардировке экрана электронами луча, плёнка увеличивает его светоотдачу на 30-50%. Она служит также защитой люминофора в центральной части экрана от разрушения потоком отрицательных ионов, то есть от образования так называемого «ионного пятна». В отсутствие алюминиевого слоя для защиты люминофора применяется так называемая ионная ловушка.
Основные типы изготавливаемых в СССР К. для непосредственного наблюдения черно-белых изображений () имеют прямоугольную форму экрана с размерами по диагонали 6, 11, 16, 23 см(для переносных транзисторных телевизоров), 35, 43, 47, 59, 61, 65 и 67 см. Чаще всего фокусировка луча производится посредством электростатических систем, отклонение - магнитных. Углы отклонения луча (полный «раствор») равны 70, 90 или 110°. Близкое к белому свечение экрана достигается применением двух люминофоров, дающих (при свечении) .Обычно используют активированный серебром сульфид цинка (синее свечение) и активированный серебром или медью цинко-кадмиевый сульфид (жёлтое свечение). Напряжение на аноде К. равно 12-20 кв,сила тока луча - 300-500 ма.У К. с диагональю экрана до 23 смяркость свечения равна 30-40 нт,от 35 до 67 см- 50-150 нт.
Действие К. для непосредственного наблюдения цветных изображений основано на свойстве глаз человека воспринимать цвета как результат смешения в определенных количественных соотношениях трех основных цветов: красного, зеленого и синего. В наиболее распространенном в СССР и зарубежных странах цветном К. с теневой маской ( рис. 2 ) экран выполнен в виде мозаики ( рис. 3 ). Она состоит из множества (около 1,5 млн.) люминофорных «точек», светящихся под действием трёх электронных лучей: красным (например, из активированного марганцем фосфата цинка), зелёным (например, из активированного серебром селенида цинка) и синим (например, из активированного серебром сульфида цинка) цветами. «Точки» люминофоров 3 видов образуют группы, систематически повторяющиеся вдоль строк мозаики. Каждая такая группа по размерам соответствует одному элементу телевизионного изображения (см. ) .Между прожектором и экраном, на некотором расстоянии от последнего, размещена тонкая металлическая пластина - теневая маска, имеющая около 500 000 отверстий диаметром, составляющим доли мм.3 электронных луча из 3 прожекторов одновременно проходят через какое-либо отверстие. Один из лучей всегда попадает на точечный люминофор, светящийся красным цветом, второй - зелёным, третий - синим. Телевизионная развёртка изображения осуществляется общей магнитной отклоняющей системой, а одновременное сведение 3 лучей в какое-либо отверстие маски - тремя дополнительными индивидуальными системами отклонения. Для исключения засветки «чужого» люминофора служит магнит чистоты цвета. Поворотом его электронный луч направляют на «свой» люминофор. Лучи модулируются соответствующими телевизионными сигналами, несущими информацию о цветности и яркости отдельных элементов передаваемого изображения (см. ) .На цветном К. можно получать также черно-белое изображение. Изготавливаемые в СССР К. с теневой маской имеют прямоугольную форму алюминированного экрана с размерами по диагонали 40 и 59 см;напряжение на аноде 20-25 кви яркость экрана (в белом цвете) 60 нт(при суммарной силе тока лучей 450-1250 мка) .
Однако К. с теневой маской достаточно сложны в изготовлении и эксплуатации. В Советском Союзе и за рубежом разрабатываются (1972) более простые и надежные цветные К. одно-прожекторной системы с линейчатым экраном и фокусирующей сеткой (так называемый хроматрон). Экран хроматрона состоит из вертикальных полосок люминофоров красно, синего и зеленого цветов свечения. Против полосок люминофоров красного и синего свечения и параллельно им натянуты проволоки фокусирующей сетки. Вследствие разности потенциалов сетки и экрана между проволоками образуются цилиндрические электронные линзы, дополнительно фокусирующие электронный луч, который направляется на полосы люминофора зелёного свечения. При поочерёдном подведении к модулирующему электроду видеосигнала, содержащего информацию о красной, зелёной и синей составляющих изображения, и одновременной коммутации отклоняющего напряжения на сетке поочередно получается все основные цвета. Ввиду инерционности зрения эти цвета сливаются в одно цветное изображение. К достоинствам хроматрона относятся: применение одного прожектора и простой магнитной отклоняющей системы, отсутствие дополнительных магнитов сведения лучей и чистоты цвета. В отличие от хроматрона, в выпускаемом в Японии цветном К., но с тремя прожекторами (так называемом тринитроне), происходит одновременная передача цветов, что позволяет получить большую яркость изображения и лучшее качество цветовоспроизведения по сравнению с трёхпрожекторным К. с теневой маской, так как лучше используются токи лучей.
Для получения телевизионных изображений на большом экране (площадью 3-4 м 2) выпускаются проекционные К. с диаметром экрана 6, 10, 13 сми высокой яркостью его свечения (25-30 тыс. нт) при силе тока луча 100-150 мка(для 6 и 10 -смэкранов) и 2000 мка(для 13- смэкрана).
Лит.:Телевидение под ред. П. В. Шмакова. 3 изд., М.,1970; Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972.
В. И. Баранов.
Рис. 2. Схематическое устройство цветного кинескопа с теневой маской типа 59ЛКЗЦ: 1 - экран; 2 - люминофорные точки (триады); 3 - мелкоструктурная цветоделительная маска; 4 - электронный прожектор; 5 - отклоняющая система; 6 - система радиального свечения; 7 - магнит чистоты цвета; 8 - магнит смещения луча.
Рис. 1. Схематическое устройство кинескопа для черно-белого телевидения: 1 - нить подогревателя катода; 2 - катод; 3 - управляющий электрод; 4 - ускоряющий электрод; 5 - первый анод; 6 - второй анод; 7 - проводящее покрытие (акводаг); 8 - катушки вертикального отклонения луча; 9 - катушки горизонтального отклонения луча; 10 - электронный луч; 11 - экран; 12 - вывод второго анода.
Рис. 3. Мозаика (триады) экрана цветного кинескопа с теневой маской: К - красные, З - зелёные, С - синие люминофорные «точки».
Кинетика
Кине'тика(от греч. kinetikуs - приводящий в движение) основная часть , включающая -учение о движении тел под действием сил и -учение о равновесии тел пол действием сил.
«Кинетика и катализ»
«Кине'тика и ката'лиз»,научный журнал, орган Сибирского отделения АН СССР. Издается в Москве с 1960. Выходит 6 номеров в год. В журнале публикуются оригинальные теоретические и экспериментальные работы по кинетике химических превращений в газах, растворах и твердых фазах, по исследованию промежуточных активных частиц (радикалов, ионов), горению, механизму гомогенного и гетерогенного катализа, по научным основам подбора катализаторов, практически важным каталитическим процессам, влиянию процессов переноса вещества и тепла на кинетику химических превращении, по методике расчета и моделирования контактных аппаратов. Печатаются также обзоры по важнейшим вопросам катализа и кинетики химических превращений. Тираж (1972) 1650 экз.