La cinemática se refiere al rango de movimiento o cambio que puede sufrir un sistema, o al espacio de estados en el que actúa. La dinámica trata del movimiento que experimenta según las leyes del movimiento.
Por ejemplo, la cinemática de un cuerpo rígido en el espacio describe sus posibles posiciones y orientaciones de coordenadas y la gama de velocidades y velocidades angulares, etc. La dinámica describe cómo cambiarían bajo la influencia de un sistema de fuerzas determinado.
Esto significa que la conservación de la energía y otras cantidades es dinámica porque sólo se mantiene cuando las ecuaciones del movimiento están en vigor.
Aunque la cinemática y la dinámica son las más utilizadas en la mecánica clásica, se puede extender la idea a la mecánica cuántica, donde la cinemática se describe mediante el espacio de fases y los operadores, mientras que la dinámica es la evolución bajo la influencia de un hamiltoniano dado.
Es tradicional considerar que la distinción entre cinemática y dinámica es absolutamente clara, pero posiblemente lo más importante que hay que entender sobre ellas es que no siempre es así. Como ejemplo sencillo, consideremos el caso de una partícula que puede moverse a lo largo de una pista fija. Se podría considerar que la restricción que la mantiene en la pista es cinemática y que sólo su movimiento real a lo largo de la pista formaría parte de la dinámica, pero sabemos que a un nivel más profundo la partícula se mantiene en la pista por fuerzas dinámicas.
Otro ejemplo podría ser la conservación de la carga. Si consideramos la ecuación de Dirac para una partícula cargada en presencia de un campo electromagnético, encontramos que la carga se conserva sólo bajo la influencia de las ecuaciones de movimiento. Si cuantificamos el sistema, la carga viene dada por la suma de las cargas cuantificadas de los positrones y los electrones, que sólo pueden crearse y destruirse por pares. Es posible ver esto como una restricción cinemática en la que la dinámica sólo tiene en cuenta el movimiento de las partículas.
Tal vez el mejor ejemplo sea el de la electrodinámica, donde un potencial vectorial describe la cinemática del campo y los campos eléctrico y magnético vienen dados por las derivadas adecuadas. En este caso la ecuación de Maxwell que nos dice que el campo magnético tiene divergencia cero es cinemática porque se deduce sin usar las ecuaciones de movimiento, pero la divergencia del campo eléctrico es igual a la corriente eléctrica según las ecuaciones de movimiento. Así que algunas de las ecuaciones de Maxwell son cinemáticas y otras son dinámicas. En una teoría más profunda, estos campos pueden derivarse de un sistema que exhibe dualidad electromagnética donde los monopolos magnéticos actúan como fuentes del campo magnético. En ese caso, las partes cinemática y dinámica de la ecuación de Maxwell se intercambian bajo la dualidad, por lo que nos vemos obligados a darnos cuenta de que la distinción original entre cinemática y dinámica era una ilusión.
En última instancia, la evolución del universo no hace la misma distinción entre cinemática y dinámica que los físicos y es importante apreciar que a un nivel más profundo la cinemática puede resultar ser dinámica o viceversa. Por tanto, cualquier intento de definir la diferencia es hasta cierto punto arbitrario y puede no resistir el paso del tiempo.
