সৃতিবিজ্ঞান

সৃতিবিজ্ঞান (ইংরেজি: Kinematics) পদার্থবিজ্ঞানের একটি শাখা, যেখানে বস্তুর গতির গাণিতিক ও জ্যামিতিক বর্ণনা করা হয়, কিন্তু সেই গতি সৃষ্টিকারী বলসমূহ বিবেচনা করা হয় না। এর মূল লক্ষ্য হলো সময়ের সাপেক্ষে কোনও বস্তুর অবস্থান, সরণ, বেগ ও ত্বরণের পরিবর্তন নির্ণয় ও বর্ণনা করা। এই রাশিগুলি সৃতিবিজ্ঞানের মৌলিক চলরাশি, যাদের মাধ্যমে বস্তুর গতির পরিমাণগত বর্ণনা প্রদান করা হয়। অন্যদিকে গতির কারণ ও ফলাফল বিশ্লেষণ চলবিজ্ঞানের (kinetics) আলোচ্য বিষয়। আর গতি ও তার কারণের মধ্যকার সম্পর্কের অধ্যয়ন গতিবিজ্ঞানের (dynamics) আলোচ্য বিষয়।

সৃতিবিজ্ঞানে একটি বস্তুর গতি সবসময় কোনও প্রসঙ্গ কাঠামো (frame of reference) এবং স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার সাপেক্ষে নির্ণয় করা হয়। এ উদ্দেশ্যে কার্তেসীয় স্থানাঙ্ক, মেরু স্থানাঙ্ক এবং অন্যান্য স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা ব্যবহৃত হতে পারে। সৃতিবিজ্ঞান এসব ব্যবস্থায় অবস্থান ও বেগের প্রকাশ এবং এক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা থেকে অন্য ব্যবস্থায় তাদের গাণিতিক রূপান্তর নিয়েও আলোচনা করে। চলমান বস্তুর গতিপথ স্থির কিংবা চলমান অন্য বস্তুর সাপেক্ষেও বর্ণনা করা যেতে পারে, এবং প্রয়োজনে ঘূর্ণায়মান প্রসঙ্গ কাঠামোও গ্রহণ করা হয়।

গাণিতিকভাবে সৃতিবিজ্ঞানে সময়ের সাপেক্ষে অবস্থান, দূরত্ব ও কৌণিক অবস্থানের মতো জ্যামিতিক রাশিগুলির পরিবর্তন এবং তাদের পারস্পরিক সম্পর্ক নিয়ে কাজ করে। এই কারণে এটি জ্যামিতির সঙ্গেও ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। অবস্থান, বেগ ও ত্বরণের মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনার জন্য গতির সমীকরণগুলিকে একটি মৌলিক গাণিতিক উপকরণ হিসেবে ব্যবহার করা হয়। সৃতিবিজ্ঞানে অধ্যয়ন করা হয়, এমন বস্তু হতে পারে একটি বিন্দু, একটি অনমনীয় বস্তু, অথবা ইউক্লিডীয় স্থানের এমন কোনও অংশ যা অনমনীয় বস্তুর ন্যায় অনমনীয় গতি (rigid motion) সম্পাদন করে।

যন্ত্র প্রকৌশল শাস্ত্রে সৃতিবিজ্ঞানের বহু প্রয়োগ রয়েছে। যান্ত্রিক সংযোগ-ব্যবস্থা, রশি-কপিকল ব্যবস্থা, গড়িয়ে চলা চাকা এবং অন্যান্য সীমাবদ্ধ গতিসম্পন্ন ব্যবস্থার গতির বর্ণনা সৃতিবিজ্ঞানের গুরুত্বপূর্ণ আলোচ্য বিষয়।

পরিধি

সৃতিবিজ্ঞানকে প্রায়ই "গতির জ্যামিতি" (geometry of motion) বলা হয়, কারণ এটিতে বল বা ভরের পরিবর্তে বস্তুর অবস্থান, সরণ, বেগ ও ত্বরণের জ্যামিতিক এবং গাণিতিক বর্ণনার ওপর গুরুত্ব দেয়া হয়। এই শাস্ত্রে বিন্দু, অনমনীয় বস্তু এবং বহু-বস্তুবিশিষ্ট ব্যবস্থার গতি বিশ্লেষণ করা হয়।

সৃতিবৈজ্ঞানিক সমস্যার সমাধান সাধারণত কোনও ব্যবস্থার জ্যামিতিক বিন্যাস এবং তার প্রারম্ভিক অবস্থার (initial conditions) বর্ণনা দিয়ে শুরু হয়। একটি বস্তুর অবস্থান, বেগ বা ত্বরণ জানা থাকলে জ্যামিতি ও গণিতের সাহায্যে ব্যবস্থার অন্যান্য অংশের গতীয় বৈশিষ্ট্য নির্ণয় করা যায়। এ উদ্দেশ্যে স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা, অবস্থান ভেক্টর, জ্যামিতিক রূপান্তর এবং গতির সমীকরণ ব্যবহার করা হয়।

প্রকৌশলে সৃতিবৈজ্ঞানিক বিশ্লেষণ (kinematic analysis) বলতে গতির বর্ণনাকারী রাশিগুলির পরিমাপ ও বিশ্লেষণকে বোঝায়। যন্ত্র প্রকৌশল ও রোবটবিজ্ঞানে এর সাহায্যে কোনও যান্ত্রিক ব্যবস্থার গতিসীমা, গতিপথ এবং বিভিন্ন অংশের পারস্পরিক গতীয় সম্পর্ক নির্ধারণ করা হয়। এর বিপরীতে সৃতিবৈজ্ঞানিক সংশ্লেষণ (kinematic synthesis) দ্বারা কাঙ্ক্ষিত গতীয় বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন যান্ত্রিক ব্যবস্থা নকশা করা হয়।

সৃতিবিজ্ঞানের গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগক্ষেত্রের মধ্যে রয়েছে জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞান, যন্ত্রপ্রকৌশল, রোবটবিজ্ঞান, মানবদেহ চলনবিজ্ঞান এবং অন্যান্য বহু-বস্তুবিশিষ্ট যান্ত্রিক ব্যবস্থার অধ্যয়ন।