運動學是物理學的一個子領域，在經典力學中發展起來，它描述點、物體（物體）和物體系統（物體組）的運動，而不考慮導致它們運動的力。 運動學作為一個研究領域，通常被稱為運動幾何學，有時也被視為數學的一個分支。 運動學問題首先描述系統的幾何形狀，并聲明系統內點的任何已知位置、速度和/或加速度值的初始條件。 然后，使用幾何參數，可以確定系統任何未知部分的位置、速度和加速度。 力如何作用于物體的研究屬于動力學，而不是運動學。 有關詳細信息，請參閱分析動力學。

運動學在天體物理學中用來描述天體的運動和這些天體的集合。 在機械工程、機器人學和生物力學中，運動學用于描述由連接部件（多連桿系統）組成的系統的運動，例如發動機、機械臂或人體骨骼。

幾何變換，也稱為剛性變換，用于描述機械系統中部件的運動，簡化了運動方程的推導。 它們也是動態分析的核心。

運動學分析是測量用于描述運動的運動量的過程。 例如，在工程中，運動學分析可用于找到給定機構的運動范圍，反過來，使用運動學綜合來設計具有所需運動范圍的機構。 此外，運動學將代數幾何應用于研究機械系統或機構的機械優勢。

運動學一詞是 A.M. 的英文版本。 安培 (Ampère) 的 cinématique，他從希臘語 κινημα kinema（運動，運動）構建而成，本身源自 κινε?ν kinein（移動）。

Kinematic 和 cinématique 與法語單詞 cinéma 相關，但都不是直接派生自它。 然而，它們確實有一個共同的詞根，因為 cinéma 來自 cinématographe、motion picture projector 和 camera 的縮寫形式，再次來自希臘語中的運動詞和希臘語 γρ??φω grapho（寫）。

粒子運動學是研究粒子運動軌跡的學科。 粒子的位置定義為從坐標系原點到粒子的坐標向量。 例如，假設在您家以南 50 米處有一座塔，坐標系以您家為中心，以東為 x 軸方向，以北為 y 軸方向，則坐標 到塔底的向量是 r = (0 m, ?50 m, 0 m)。 如果塔高 50 米，并且此高度沿 z 軸測量，則塔頂的坐標向量為 r = (0 米，-50 米，50 米)。

在最一般的情況下，三維坐標系用于定義粒子的位置。 然而，如果粒子被限制在一個平面內移動，二維坐標系就足夠了。 如果沒有相對于參考系進行描述，物理學中的所有觀察都是不完整的。

粒子的位置向量是從參考系的原點到粒子的向量。 它既表示點到原點的距離，也表示點到原點的方向。 在三個維度上，位置向量 r {\displaystyle {\bf {r}}} 可以表示為 r = ( x , y , z ) = x i ^ + y j ^ + z k ^ , {\displaystyle \ mathbf {r} =(x,y,z)=x{\hat {\mathbf {i} }}+y{\hat {\mathbf {j} }}+z{\hat { mathbf {k} }},} 其中 x {\displaystyle x} , y {\displaystyle y} 和 z {\displaystyle z} 是笛卡爾坐標， i ^ {\displaystyle {\hat { \mathbf {i} }}} , j ^ {\displaystyle {\hat {\mathbf {j} }}} 和 k ^ {\displaystyle {\hat {\mathbf {k} }} } 分別是沿 x {\displaystyle x} 、 y {\displaystyle y} 和 z {\displaystyle z} 坐標軸的單位向量。

位置向量的大小 | r | {\displaystyle \left|\mathbf {r} \right|} 給出點 r {\displaystyle \mathbf {r} } 和原點之間的距離。 | r | = x 2 + y 2 + z 2 。 {\displaystyle |\mathbf {r} |={\sqrt {x{2}+y{2}+z{2}}}.} 位置向量的方向余弦提供方向的定量測量。 一般來說，物體的位置向量取決于參考系； 不同的幀將導致位置向量的不同值。

粒子的軌跡是時間的矢量函數 r ( t ) {\displaystyle \mathbf {r} (t)} ，它定義了運動粒子追蹤的曲線，由 r ( t ) = x ( t ) i ^ + y ( t ) j ^ + z ( t ) k ^ , {\displaystyle \mathbf {r} (t)=x(t){\hat {\mathbf {i} }} +y(t)。