Tuesday, December 1, 2015

位移(displacement) 平均速率等于路程除以时间,平均速度等于位移除以时间 用位移表示物体(质点)的位置变化。定义为:由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关,方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量,即矢量。 功(力和力在力的方向上通过位移的乘积),功(英语:work),也叫机械功,是物理学中表示力对位移的累积的物理量,指从一种物理系统到另一种物理系统的能量转变,尤其是指通过使物体朝向力的方向移动的力

在某一段时间内物体运动的位移为零,表示物体触摸位置相同,物体不一定静止,物体做单向直线运动,位移的大小和路程相等,平均速率等于路程除以时间,平均速度等于位移除以时间,位移大小不一定等于路程,所以平均速率不一定等于平均速度的大小//广义相对论本质上还是从经典的矢量力学出发

位移

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位移(displacement)用位移表示物体(质点)的位置变化。定义为:由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关,方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量,即矢量
中文名
位移
外文名
displacement
表达式
ΔX=X2-X1(末位置减初位置)
应用学科
力学 数学
适用领域范围
运动学
作    用
表示物体(质点)的位置变化

定义编辑

位移(displacement) 质点的位置变动,用连接先后两位置的有向线段表示,如图所示,在瞬时t质点位于Q点,瞬时t+△t位于Q′点,则矢量表示质点从t时刻开始在△t时间间隔内的位移。它等于Q′点的矢径与Q点的矢径之差,即
r=rt+△t)-rt)。
与此同时,质点在△t时间间隔内由Q点沿轨迹曲线运动到Q′,所经过的路程是弧长(标量)。因此,位移和路程是两个不同的概念。当△t很小,位移矢量的模和路程的差为高阶小量;当△t→0,两者相等。[1] 

计算公式编辑

物体在某一段时间内,如果由初位置移到末位置,则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。它的大小是运动物体初位置到末位置的直线距离;方向是从初位置指向末位置。位移只与物体运动的始末位置有关,而与运动的轨迹无关。如果质点在运动过程中经过一段时间后回到原处,那么,路程不为零而位移则为零。
ΔX=X2-X1(末位置减初位置) 要注意的是 位移是直线距离,不是路程。
国际单位制(SI)中,位移的主单位为:。此外还有:厘米千米等。匀变速运动的位移公式:x=v0t+1/2·at^2
匀变速运动速度与位移的推论:x=Vot+½at²
注:v0指初速度vt指末速度

各项关系编辑

位移方向与速度方向
速度方向与位移方向没有直接关系,只有在没有返回(即向着一个方向运动)的直线运动中,速度的方向与位移的方向一定是相同。除此之外,速度方向与位移方向可能相同,也可能不同。例如,在竖直上抛运动中,物体上升时,速度方向(向上)与位移方向(向上)相同,下落过程中在落回抛出点前速度方向(向下)与位移方向(向上)相反,若过抛出点后还可以继续下落,则此后速度方向(向下)又与位移方向(向下)相同。因此要具体情况具体判断。
曲线运动中,速度方向与位移方向大都不同。因为速度方向为轨迹的切线方向,与轨迹上任意两点的连线(位移)方向多数成不为零的角。
位移方向由运动的起点(你所选择的运动的开始点)指向运动的终点(即末时刻物体所在的点,起点只有一个,而末时刻则可以由问题确定,对应不同的时间段)例如上述竖直上抛运动,起点是物体的抛出点,而终点则要看问题所给时间的长短,因为可以将整个运动过程分成几段。
位移向量与路径距离
在工业中,特别是受压和受热设备经常会用到“位移”概念,此时的位移,主要是指设备制定部位相对受压、受热、泄压、受冷之前的相对位置量的变化,通常用轴向位移、径向位移、膨胀指数[2]  等术语表示。

区别联系编辑

项目位移路程
区别物理意义是一条有向线段,表示质点的位置变化表示物体轨迹运动的长度。
方向性
(1)是矢量,有大小和方向。
(2)由起始位置到末位置的方向为位移的方向。
(3)这一矢量线段的长为位移的大小。
(4)遵守平行四边形定则
(1)是标量,只有大小,没有方向。
(2)物体运动轨迹的长短,即为路程的大小。
(3)遵从算术计算
联系
(1)都是长度单位,国际单位都是米(m)。
(2)都是描述质点运动的物理量。
(3)同一运动过程的路程大小,不小于位移大小;在单向直线运动中,位移大小等于路程。

举例说明编辑

一个做圆周运动的物体,从一点出发,经过一圈回到起点,这时,物体的位移为0,但是路程是这个圆的周长。

练习题编辑

练习题1

一个电子在匀强磁场中沿半径为R的圆周运动。经过7秒转了3圈回到原地,运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是( )
A , 7R,6πR。 B,21R,6πR。 C ,2R,6πR。 D,3R,6πR。
答案:C
【说明】在圆中位移最大值为直径,所以为2R。路程最大值是圆周长的三倍,所以为6πR

练习题2

某中学军训拉练的队伍在匀速,指导员骑自行车将掉队的小王从队尾送到队前,又立即返回.当指导员回到队尾时,队伍已前进了200m,在这整个过程中,指导员的位移大小是__ m
答案:200
【说明】前进的路程即为位移了,所以200m



看不懂朗道力学啊
yin123

来自: yin123 2012-10-09 23:52:05

10人 喜欢
  • Sceaduwetīd

    Sceaduwetīd (hæfþ begunen) 2012-10-10 03:54:05

    力什么的实际上来自于粒子之间动量和能量的交换以及转化, 只是交换的形式有很多, 就是看起来各不相同的各种"力". 你要从全宇宙的角度来考虑这个"系统"就明白了. 只有考虑局部系统的时候才会有"外力"这个东西.
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-10 09:09:28

    为什么书里一开始就说:“给定坐标和速度就可以完全确定体系的状态,并可以预言以后的运动,给定了某一时刻的坐标和速度也就确定了该时刻的加速度”

    因为后面他推出来的运动方程都是二阶常微分方程,给两个初始条件。解是唯一的。

    当然你得知道相互作用、外场等一切关于这个系统的知识。
  • 彝圪學殅

    彝圪學殅 (上网只为卖萌,坚决不去撕逼...) 2012-10-10 18:25:47

    ls已解

    其实他的逻辑是:初始条件+牛顿定律 或 初始条件+最小作用量原理 就可以得出系统之后的全部状态
  • yin123

    yin123 2012-10-11 08:30:36

    是说f(t)是已知的了,哦,这就好理解了
    需要限制在保守力场吗?
  • Typhoon

    Typhoon 2012-10-14 12:11:03

    首先要弄清楚什么是体系的状态,即某时刻体系中各质点的坐标和速度。其次要知道什么是确定体系的状态,即确定每时刻体系中质点的坐标和速度。这两点弄明白后就好理解他的意思了,那如何确定体系的状态呢?知道体系中各质点的受力情况(没提,默认)+各质点的初始坐标和速度=确定体系的状态(原则上的),比如已知一质点的受力和初始条件,解牛顿动力学方程就可以确定它的状态,预测以后的运动。或者知道体系的能量情况(如拉格朗日函数或者哈密顿函数)+体系中各质点初始条件(如广义坐标和速度或者广义坐标和动量)=确定体系的状态,对应的解拉格朗日方程或哈密顿方程。至于你说的保守力场是这样的,朗道最终给出的拉格朗日方程的前提条件是受完整约束的主动力是保守力的体系,而不是限制在保守力场,约束力可以是保守力也可以是非保守力,没关系,只要求主动力是保守力。
  • ОИЯИ

    ОИЯИ (孤独是为自由付出的代价。) 2012-10-14 13:31:22

    朗道的力学上来就是最小作用原理,完全抛弃了牛顿力学的铺垫。所以他的每一章看似简单,其实都不简单,我看了1遍其实等于没看,现在正在看第二遍
  • Typhoon

    Typhoon 2012-10-14 14:45:04

    还有对于本科低年级的同学极不推荐看朗道力学。一个原因起点很高,最小作用原理;另一个原因数学工具比较高级,泛函数极值,即变分法。极力推荐梁昆淼先生的力学(下)。
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-14 15:51:59

    但是理力不应该低年级学么。。另外达朗贝尔原理那些在后面的物理里面再也不用了
  • K

    K (我将死而又死,以体会生之无穷) 2012-10-14 15:57:13

    这是一个经验假定,假如你去看阿诺德的经典力学的数学原理,会把这个假定叫作牛顿决定性原理,即系统的时间演化完全由系统的初始点所有质点的坐标和速度决定。因而必须有,x''=f(x,x',t),这样就自然而然地可以有了牛顿定律。
  • 陰陽魚

    陰陽魚 (骰鼉鰥鯗) 2012-10-14 16:04:41

    目测帆叔说错了
  • 陰陽魚

    陰陽魚 (骰鼉鰥鯗) 2012-10-14 16:09:16

    K说的是对的
  • yin123

    yin123 2012-10-14 18:10:31

    其实也没什么难理解的吧,可以反过来从牛2推导出最小作用原理吗?
  • yin123

    yin123 2012-10-14 18:11:46

    或者说最小作用原理只是牛2的比较隐晦的说法?
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-14 18:44:10

    目测帆叔说错了 目测帆叔说错了 陰陽魚
    这俩有什么区别么
  • 陰陽魚

    陰陽魚 (骰鼉鰥鯗) 2012-10-14 18:46:16

    L=L(q,q') deltaS=0 有这两个独立条件才能得到你说的二阶方程 所以你颠倒了前提和结论
  • 啦五米图

    啦五米图 2012-10-14 18:48:15

    这俩有什么区别么 这俩有什么区别么 int cmp
    有区别的,分析力学其实跟牛顿无关了
  • 陰陽魚

    陰陽魚 (骰鼉鰥鯗) 2012-10-14 18:48:39

    没有什么能推出L=L(q,q') 这是我们的基本假设之一
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-14 18:49:55

    有区别的,分析力学其实跟牛顿无关了 有区别的,分析力学其实跟牛顿无关了 啦五米图
    好吧……好吧……好……吧……呜呜呜
  • Typhoon

    Typhoon 2012-10-14 18:50:22

    都是原理了,相当于假设,无需也不能被推导出来。
  • IAMCUL

    IAMCUL 2012-10-14 19:18:09

    看了一章之后果断放弃,数学完全跟不上
  • 陰陽魚

    陰陽魚 (骰鼉鰥鯗) 2012-10-14 19:28:58

    其实朗道的数学不难 用到的数学和任何一本理论力学书都没太大差别 比歌德斯坦简单多了
    主要还是难在物理上
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-14 19:47:45

    看了一章之后果断放弃,数学完全跟不上 看了一章之后果断放弃,数学完全跟不上 IAMCUL
    你看这个书的时候要抛弃数学课上培养起来的那些感觉,不然再往后学物理就没法子办了……
  • yin123

    yin123 2012-10-14 21:11:42

    把简单的牛顿力学搞这么复杂的动机的什么呢?
    对于一个体系算出来的结果不都一样的吗?
  • Typhoon

    Typhoon 2012-10-14 22:29:56

    单从问题解决方面讲的话,一个系统受到的约束越多,用牛顿动力学解决会越发复杂,而用拉格朗日动力学会大大减少方程数量便于问题的解决。从物理意义讲的话,系统的拉格朗日函数基本包含了该系统所有的动力学信息,这是牛顿动力学做不到的。
  • empyrium)

    empyrium) 2012-10-14 22:33:00

    LSS你去看下一般的理论力学习题集就知道一般lagrangian formulation比牛顿一开始那套简单多了。。。而且还可以把Lagrangian, Hamiltonian mechanics作推广,而不局限于处理经典力学的问题
    他们的出发点,无论是L还是H,都是能量的量纲,比起Newton以“力”为核心的范式无疑是巨大的进步。
  • 彝圪學殅

    彝圪學殅 (上网只为卖萌,坚决不去撕逼...) 2012-10-14 22:39:49

    说牛顿力学“简单”只适用于相当少的一部分问题,拉格朗日力学看似复杂,但是功能强大得多。lz在后续学习中应该可以体会到。
    其实很令人惊叹的是纯粹是由经典力学在数学上“分析”出来最小作用量原理,是后来适用范围最广的原理。量子力学,广义相对论,量子场论里面的那许多个基本方程,都可以用这个“分析”的办法归结到分析力学里面去。只要找到对应的拉格朗日量就可以了。
    (没这个东西,狄拉克再怎么天才也弄不出他的狄拉克方程)
  • 秋天的天空

    秋天的天空 2012-10-14 23:20:58

    不用分析力学也可以理解这句话啊
    目前已知的经典的力都是只依赖于坐标和速度啊

    保守力比如引力、电场力都是只依赖坐标
    洛伦兹力依赖于速度
    耗散力比如摩擦力依赖于速度

    知道了这些力,加速度就知道了

    当然是把质量、电荷、摩擦系数,磁感应强度都看成参数了。

    或者你知道了广义坐标和广义坐标的一阶导数就可以利用拉格朗日方程确定力

    有两个初值条件,系统的状态也是唯一确定的。
  • Everett

    Everett (╮(╯▽╰)╭ ~(= ̄ U  ̄=)~) 2012-10-15 01:12:33

    把简单的牛顿力学搞这么复杂的动机的什么呢? 对于一个体系算出来的结果不都一样的吗? 把简单的牛顿力学搞这么复杂的动机的什么呢? 对于一个体系算出来的结果不都一样的吗? yin123
    A Zee 说过描述物理的语言影响着人们对物理的理解。
    虽然作用量原理和牛顿力学是等价的描述,但是前者要更深刻,将来也更有用。
    现在需要克服一些困难来学习分析力学的语言,适应以后就会觉得其实会比牛顿力学更简单。
  • Everett

    Everett (╮(╯▽╰)╭ ~(= ̄ U  ̄=)~) 2012-10-15 01:18:07

    鼓励一下楼主,希望楼主能坚持看下去,真的会有如沐春风的感觉
  • [已注销] 2012-10-15 15:44:16

    犹太人写的书都这样啊~
    卤煮加油……
  • yin123

    yin123 2012-10-15 16:21:54

    在百度文库找了些分析力学的书和ppt,容易看懂多了!
    以后在和朗道的原著对应看吧,能推荐本容易自学的书好吗。
    LZ是学计算机软件专业的啊
    谢谢大家
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-10-15 18:26:00

    自学推荐帖以前已经有很多了。可以搜索。
  • [已注销] 2012-10-15 19:36:26

    你看这个书的时候要抛弃数学课上培养起来的那些感觉,不然再往后学物理就没法子办了…… 你看这个书的时候要抛弃数学课上培养起来的那些感觉,不然再往后学物理就没法子办了…… int cmp
    抛弃数学课上培养起来的那些感觉具体是指什么?
  • K

    K (我将死而又死,以体会生之无穷) 2012-10-15 21:34:51

    抛弃数学课上培养起来的那些感觉具体是指什么? 抛弃数学课上培养起来的那些感觉具体是指什么? [已注销]
    我觉得不用吧 其实我强烈怀疑实际上没有人因为数学好 而物理感觉不好。。。
  • 卡卡刚

    卡卡刚 (Know Thyself) 2012-10-15 22:52:05

    我觉得这本书的数学没有这么恐怖啊,除了后面有些用到的特殊函数可能没学过以外,其他的有高数做基础就足够了,泛函极值神马的看书过程中学就好了。我第一次自学时就用的这本书,刚开始的确感觉难度很大,但坚持啃下去收获还是很大的,再看其他理力教材就感觉木有意思了~
  • yin123

    yin123 2012-10-16 09:24:33

    数学到不恐怖,还是不习惯那种讲述方式,确实不适合初学。

  • 卡卡刚

    卡卡刚 (Know Thyself) 2012-10-16 10:25:51

    我初学就用的这本书,当时有震聋发聩的感觉,其他书会好上手一些,但可能体会不到那种思想上的震撼。我还是建议坚持啃下去,啃不动的地方再翻翻其他教材,lz自行斟酌吧~
  • ОИЯИ

    ОИЯИ (孤独是为自由付出的代价。) 2012-10-16 10:32:58

    我在看理论力学。就要是物理丛书那一套的一本。传一遍理论力学再看朗道的力学,会更有收获。
  • ОИЯИ

    ОИЯИ (孤独是为自由付出的代价。) 2012-10-16 10:34:10

    鼓励一下楼主,希望楼主能坚持看下去,真的会有如沐春风的感觉 鼓励一下楼主,希望楼主能坚持看下去,真的会有如沐春风的感觉 Everett
    我有个问题要问下,对于普通物理考研的力学理论力学能带来什么效果?
  • yin123

    yin123 2012-10-16 20:28:53

    运动路径的动能-势能,对时间积分会最小,确实很神奇啊,以前确实没想过。
    为什么啊,有什么直观的理解方式吗?
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 20:49:37

    运动路径的动能-势能,对时间积分会最小,确实很神奇啊,以前确实没想过。 为什么啊,有什么直 运动路径的动能-势能,对时间积分会最小,确实很神奇啊,以前确实没想过。 为什么啊,有什么直观的理解方式吗? ... yin123
    有啊, 费马原理是最直观的理解了, 它说光在介质中传播的时候总是先知先觉的选择时间最短的路径.
    质点也和光一样聪明, 它总是在所有可能路径中选择作用量最小的路径来作为它的真实路径.
    比人聪明多了吧, 人总是要走很多弯路才知道最好的路是哪一条.
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 20:52:43

    所以经典力学是上帝的律法, 拥有无数不确定性的量子力学才掌控着这尘世间的规律.
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:04:32

    所以经典力学是上帝的律法, 拥有无数不确定性的量子力学才掌控着这尘世间的规律. 所以经典力学是上帝的律法, 拥有无数不确定性的量子力学才掌控着这尘世间的规律. 善龍
    最小作用量不是和牛顿力学一样研究宏观的质点运动的吗?好像和量子力学没什么关系啊?最小作用量的单位是焦耳吗?
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 21:14:54

    我只是发表一下感慨而已(越来越发现自己是披着职业科研工作者外衣的民#科了, 哈哈). 作用量的单位是 焦耳 乘以 秒
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:19:59

    看了几天,还是不懂啊。自己总结一下吧。

    朗道力学是说:
    1 一个质点,不用管它的受力情况,只要知道它的拉格朗日函数L就可以了
    2 拉格朗日函数L是位置,速度,时间的函数
    3 L从起点到终点按时间积分叫作用量S
    4 对于各种可能的运动方式,实际发生的运动S最小
    5 S最小的约束构成了一个2阶微分方程,加上初始的位置和速度边界条件,就知道质点怎么运动了。

    是这样理解的吗 ?
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:23:46

    我只是发表一下感慨而已(越来越发现自己是披着职业科研工作者外衣的民#科了, 哈哈). 作用量的单 我只是发表一下感慨而已(越来越发现自己是披着职业科研工作者外衣的民#科了, 哈哈). 作用量的单位是 焦耳 乘以 秒 ... 善龍
    对啊,按时间积分了,是焦耳乘以秒,但是焦耳乘以秒是个什么东西啊?
    上帝用能量需要按时间收费吗?
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 21:31:06

    看了几天,还是不懂啊。自己总结一下吧。 朗道力学是说: 1 一个质点,不用管它的受力情况, 看了几天,还是不懂啊。自己总结一下吧。 朗道力学是说: 1 一个质点,不用管它的受力情况,只要知道它的拉格朗日函数L就可以了 2 拉格朗日函数L是位置,速度,时间的函数 3 L从起点到终点按时间积分叫作用量S 4 对于各种可能的运动方式,实际发生的运动S最小 5 S最小的约束构成了一个2阶微分方程,加上初始的位置和速度边界条件,就知道质点怎么运动了。 是这样理解的吗 ? ... yin123
    是的.
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:31:31

    L 的值单位是焦耳
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:42:55

    朗道可以从时间的不变性推出能量守恒,空间的不变性推出动量守恒,确实有意思啊
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 21:46:04

    对啊,按时间积分了,是焦耳乘以秒,但是焦耳乘以秒是个什么东西啊? 上帝用能量需要按时间收费 对啊,按时间积分了,是焦耳乘以秒,但是焦耳乘以秒是个什么东西啊? 上帝用能量需要按时间收费吗? ... yin123
    对质点为什么走作用量最小的路径, 有的人会这样说(当年我学经典力学时就是这样想的): 其实所有的秘密都藏在作用量里面, 因为作用量原理根本没有告诉我们这个该死的作用量到底应该如何写出来. 对于牛顿力学, 我们发现 L = T-V 是凑效的.

    如果你知道一点量子力学知识, 那么你会知道, 还有一个常数, 它的单位也是 焦耳 乘以 秒, 作用量除以这个常数就没有量纲了. 你看上帝比我们聪明多了, 它的规律, 不需要单位这种人为定义的东西.
  • yin123

    yin123 2012-10-16 21:50:45

    在S最小的约束下,再加上时间的不变性的要求,就自动满足能量守恒了,是这样理解的吗?
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 21:52:14

    在S最小的约束下,再加上时间的不变性的要求,就自动满足能量守恒了,是这样理解的吗? 在S最小的约束下,再加上时间的不变性的要求,就自动满足能量守恒了,是这样理解的吗? yin123
    是的.
  • yin123

    yin123 2012-10-16 22:01:42

    对质点为什么走作用量最小的路径, 有的人会这样说(当年我学经典力学时就是这样想的): 其实所有 对质点为什么走作用量最小的路径, 有的人会这样说(当年我学经典力学时就是这样想的): 其实所有的秘密都藏在作用量里面, 因为作用量原理根本没有告诉我们这个该死的作用量到底应该如何写出来. 对于牛顿力学, 我们发现 L = T-V 是凑效的. 如果你知道一点量子力学知识, 那么你会知道, 还有一个常数, 它的单位也是 焦耳 乘以 秒, 作用量除以这个常数就没有量纲了. 你看上帝比我们聪明多了, 它的规律, 不需要单位这种人为定义的东西. ... 善龍
    普朗克常数吗?
  • 善龍

    善龍 (吾心安处惟故宅) 2012-10-16 22:20:05

    普朗克常数吗? 普朗克常数吗? yin123
    是的, 呵呵, 物理真是一门很有意思的学问, 不是么.
  • Sceaduwetīd

    Sceaduwetīd (hæfþ begunen) 2012-10-16 22:21:07

    能量X时间正好是角动量的量纲, 量子力学角动量是以h为单位的. 当然和作用量没有太直接关系了.......
  • yin123

    yin123 2012-10-16 22:28:34

    分析力学是怎么做到这么深刻的啊?
    都有什么基本假设?
    最小作用量、伽利略相对性,时间和空间对称性就可以了吗?
  • yin123

    yin123 2012-10-16 22:30:54

    拉格朗日函数L是位置,速度,时间的函数 ,为什么呢?
    不能有加速度吗?
  • yin123

    yin123 2012-10-16 22:37:33

    能量X时间正好是角动量的量纲, 量子力学角动量是以h为单位的. 当然和作用量没有太直接关系了.... 能量X时间正好是角动量的量纲, 量子力学角动量是以h为单位的. 当然和作用量没有太直接关系了....... ... Sceaduwetīd
    角动量的量纲为L2MT-1,其SI单位为kg·m2/s。
  • Sceaduwetīd

    Sceaduwetīd (hæfþ begunen) 2012-10-16 23:28:36

    角动量的量纲为L2MT-1,其SI单位为kg·m2/s。 角动量的量纲为L2MT-1,其SI单位为kg·m2/s。 yin123
    这不正好就是能量X时间吗.
  • [已注销] 2012-10-17 02:17:26

    一般情況下遇到的質點系是這樣的,質點系統中的第 [;i;] 個質點受到的力有用兩種,一是 [;\mathbf F_i(\mathbf r_j,\dot{\mathbf r}_j,t);](or maybe [;\mathbf F_i(\mathbf r_j,\dot{\mathbf r}_j,\ddot{\mathbf r}_j,t);]),它能夠用系統所有質點的位置、速度、(加速度)、時間完全地表示出來;二是不能夠用質點的這些運動狀態來表示的 unknown 力,這種力可以理解成是系統在第一種力的驅使下爲了維持系統的約束條件而產生的一種約束力。
    用達朗貝爾原理推約束是 holonomic 並且約束力的虛功為零的系統的運動方程,推到
    [;\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial T}{\partial\dot{q}_j}\right)-\frac{\partial T}{\partial q_j}=Q_j;] (1)
    [;Q_j=\sum_i\mathbf F_i\cdot\frac{\partial\mathbf r_i}{\partial q_j};] (2)
    如果 [;\mathbf F_i;] 能被 [;U(\mathbf r_j,\dot{\mathbf r}_j,t);] 表示成
    [;\mathbf F_i=\frac{d}{dt}\left(\nabla_{i'}U)-\nabla_i U;] (3)
    那麼
    [;Q_j=\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial U}{\partial\dot{q}_j}\right)-\frac{\partial U}{\partial q_j};] (4)
    [;\Big(\mathbf r_i=\mathbf r_i(q_j,t),U=U(\mathbf r_i,\dot{\mathbf r}_i,t)=U(q_j,\dot q_j,t)\Big);]
    所以可以 define [;L(q_j,\dot q_j,t)=T-U;],然後得到拉格朗日方程。
    但如果 [;\mathbf F_i;] 不能用這樣的 [;U;] 表示,那麼就變不成拉格朗日方程,還是繼續用方程(1)。
    [;L;] 之所以只是 [;q_j,\dot q_j,t;] 的函數,是因為它只是針對符合方程(3)的系統而言的,對於其他系統,可能的話,可以定義新的 [;L;],將方程(1)變成新的形式。
    具體可參考 Goldstein 的1.3~1.5節,主要過程就是如何從直角座標下的 [;\mathbf F=m\mathbf a;] 變到廣義座標下的運動方程。
  • 啦五米图

    啦五米图 2012-10-18 00:26:50

    其实等你学到QFT的时候你会觉得分析真心威武的。其实当年我就是从Landau导出能量的那段顿时觉得爽了的
  • 端阳

    端阳 (七転び八起き) 2012-10-19 01:42:28

    再次,拉格朗日量中可以含高阶的导数,比如讨论一个弹性杆的振动,当你采用近似描述的时候就会出现高阶项。参考Lev V. Prokhorov, Sergei V. Shabanov的Hamiltonian Mechanics of Gauge Systems,1.1节,或者本书后边的文献4.
  • 端阳

    端阳 (七転び八起き) 2012-10-19 01:44:31

    这也就是为什么要研究奇异体系的正则量子化的一个原因,因为路径积分中,你只能处理高斯型,更一般的形式就无能为力了。
  • 天才-crazy

    天才-crazy 2012-12-21 01:18:45

    确实感觉在学理论力学的时候看朗道 毁三观~
    不过,毁得好!!!!
  • sun cold 2012-12-27 20:47:01

    「该条回应已被删除」 「该条回应已被删除」
    可以看哪些书?
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-12-27 22:02:56

    「该条回应已被删除」 「该条回应已被删除」
    你说的测地线是configuration space中的测地线么
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-12-27 23:00:10

    「该条回应已被删除」 「该条回应已被删除」
    你说的拉氏量是数学中的还是物理中的?
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-12-27 23:16:45

    「该条回应已被删除」 「该条回应已被删除」
    看起来还是有区别的,比如谈论形式的时候,数学家可能会说(0,k)型张量,而物理学家多半是说某个式子长的样子。

    比如说你刚才说测地线的时候提到了一个流形。我就想知道你在说代表真实时空的Lorentz流形,还是由那些广义坐标定义的“位形流形”
  • int cmp

    int cmp (const void*, const void*) 2012-12-27 23:17:15

    「该条回应已被删除」 「该条回应已被删除」
    但是我又不好意思直接问…
  • 端阳

    端阳 (七転び八起き) 2012-12-28 23:08:58

    拉格朗日力学可以用构型空间的流形和其切丛上的拉格朗日函数来描述,这是几何的语言。而且这个流形上的测地线就是欧拉-拉格朗日方程的解。可以参考阿诺尔德的力学,第二个part。
  • 端阳

    端阳 (七転び八起き) 2012-12-28 23:16:51

    其实有意思的问题是这个:是否所有的力学体系的运动方程都能由拉格朗日量导出。
  • 端阳

    端阳 (七転び八起き) 2012-12-28 23:23:29

    关于高阶导,费曼第二册有个很好的例子,电子(有半径)自作用的经典描述,28-4节。

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