理论教育 分析力学基础概念及建模方法

分析力学基础概念及建模方法

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:它可以看成是牛顿第二定律的演变,也是后来发展分析力学的基础。1788年,法国科学家拉格朗日出版了著名的《分析力学》一书,提出了解决动力学问题的新观点与新方法。由拉格朗日和哈密顿奠基的力学研究就称为分析力学,它与矢量力学共同构成经典力学的主要内容。本篇介绍分析力学的基本概念及一些基本方程,为进一步学习分析力学打下基础;同时也为解决工程中的动力学问题提供新的建模方法。

分析力学基础概念及建模方法

力学基本规律的另一种叙述方法称为达朗贝尔原理。它可以看成是牛顿第二定律的演变,也是后来发展分析力学的基础。依据达朗贝尔原理建立起来的动静法,是解决工程问题的一种实用方法。

自从牛顿著作发表以后,经典力学就有了迅速的发展,形成了完整的牛顿-欧拉的矢量力学体系,解决了许多实际问题,如天体运行的预报等。但工业的发展提出了解决受约束的多自由度非自由质点系动力学问题,用矢量力学方法却会遇到困难。因为约束首先是对位置的约束,而在矢量力学中却换成了约束力,因而增加了未知量。1788年,法国科学家拉格朗日出版了著名的《分析力学》一书,提出了解决动力学问题的新观点与新方法。拉格朗日用广义坐标描述非自由质点系的运动,因而使描述系统运动的变量大为减少;所处理的动力学量是质点系的动能、势能及力的功,这些都是标量,因而可以充分使用纯粹数学分析的方法进行研究。拉格朗日追求的是一般理论与一般数学模型,对各种具体问题,只要进行代入与展开,就能得到具体结果;他说:“在我的书里,你找不到一张图。”

在拉格朗日之后,英国数学家、力学家哈密顿又作了发展;他将动力学的基本定律归纳为原理,不仅使力学在理论上更加完美,而且有可能扩展到非力学的其他物理领域,如量子力学。由拉格朗日和哈密顿奠基的力学研究就称为分析力(www.daowen.com)

学,它与矢量力学共同构成经典力学的主要内容。

本篇介绍分析力学的基本概念及一些基本方程,为进一步学习分析力学打下基础;同时也为解决工程中的动力学问题提供新的建模方法。

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