牛顿—欧拉方程
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牛顿
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欧拉方程
欧拉方程
(Euler equations)
,
是欧拉运动定律的定量描述,
欧拉运
动定律是牛顿运动定律的延伸,
在牛顿发表牛顿运动定律超过半个世
纪后,于
1750
年,欧拉才成功的用欧拉方程表
述了该定律:
p>
该方程是建立在角动量定理的基础上的描述刚体的旋转运动时
刚体所
受外力矩
与角加速度
的关系式,大多时候可简写成
:
其中,
分别为刚体坐标系
下三个轴的所受的外力矩,
分别为刚体三个坐标轴的转动惯
量
(
刚体坐标系下
)
。
p>
欧拉方程通常与牛顿的平移运动方程被一起写出,称为牛顿
-
欧
拉方程
(Newton-Euler
equations)
:
这里对牛顿的平移运动方程不赘述,只对欧拉方程进行讨论。
1.
单质点角动量定理
质点旋转时,有动量定理:
对两边叉乘质点位置矢量
:
观察:
因为:
故有:
为外力矩
定义角动量
,可以看出
故有单质点的角动量定理:
2.
刚体的角动量定理
定义刚体的角动量为:
下标
G<
/p>
表示该向量为大地坐标系
下的,
的下标
其中:
i
表示该向量为大地坐标
下各个质量元的向量。
刚体旋转运动
参
考的惯性系是大地坐标系
,不能把采用刚体的本身坐标系
作
为参考系,本身坐标系
的提出只是方便我们某些量的分析与表
、惯性张量
。
述,如角速度