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阿佩爾方程
來源:互聯網

阿佩爾方程是一個與物理學相關的小作品。在經典力學中,阿佩爾方程適用于非完整系的動力學方程,是在1900年由阿佩爾描述。

正文

法國數學家 P.-┵.阿佩爾導出的適用于非完整系統的重要動力學方程,其形式為:

(1)

式中G為約西亞·吉布斯函數,它是加速度動能式用準加速度囧(s =1,2,...,N )表示之式;為對應于準坐標πs的廣義力;N是系統的自由度。由于完整系統是非完整系統的特例,因此,凡是適用于非完整系統的動力學方程,亦適用于完整系統。

假定一個有n個質點的非完整系統,它含l個有限約束

和r個導數約束

(2)

可先利用有限約束,將3n個x用 m=3n-l個廣義坐標q1,q2,...,qm表示,r個微分約束用qi和妜i(i=1,2,...,m)表示。由此可變換式(2)為:

,   (3)

式中m個妜j(j=1,2,...,m)只有N(=m-r)個是獨立的。為了更一般化,采用m個妜的線性式組成N個準速度來描述這系統,即

由于非完整系統的微分約束(3)是不可積的,所以坐標πs不一定存在,這就是πs是準坐標名稱的由來。囜的時間導數囧稱為準加速度。由于式(1)左邊是對囧的偏導數,所以G中一切不含囧的項都可以舍去不寫,從而使計算G函數的工作量大為減少。

圓球、圓輪在粗糙面上無滑動地滾動,溜冰鞋在冰上的滑行等都是非完整系統力學問題的例子。

參考書目

W.D.MacMillan,動力學 of Rigid Bodies,McGraw-Hill,New York,1936.

E.T.Whittaker,A Treatise on the Analytical Dynamicsof Particles and Rigid Bodies,4th ed.,Cambridge Univ.Press,Cambridge,1952.

汪家訸編:《分析力學》,高教社,北京,1983。

參考資料 >

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