牛顿方程、拉格朗日方程、达朗伯原理及哈密顿的比较
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牛顿方程、拉格朗日方程、达朗伯原理及哈密顿方程的比较
(以阿特伍德机为例)
r
o
x
M
1
M
2
已知
:绳长为
l
,半径为
r
,滑轮质量不计,
m
1
,
p>
m
2
的坐标分别为
x
1
,
x
2<
/p>
。试求两物
体的加速度
x
1
,
x
2
。
1
、牛顿方程:
对于
m
1
:
m
g
-
p>
T
1
2
1
=
m
1
1
x
2
< br>1
①
②
m
g
p>
-
T
x
T
1
2
1
=
m
< br>x
2
=-
x
2
③
=
T
1
④
1
1
p>
1
m
=-
=
x
x
m
分析:
当
m
1
>
m
2
时
m
2
m
g
2<
/p>
m
x
=-
x
=
m
1
2
1
m
2
< br>
1
m
g
2
当
m
1
<
m
p>
2
时
x
1
=-
x
2
=
当
m
1
=
m
2
m
m
2
1
<
/p>
m
1
m
g
2
x
d
1
=-
x
< br>2
=
0
2
、拉格朗日方程
< br>
L
dt
q
1
1<
/p>
L
0
q
2
1
2
1
势能零点为坐标轴
X
轴零点处<
/p>
T
=
=
=
m
p>
v
2
1
-
-
1
m
v
2
2
2
2
< br>2
2
x
2
m
p>
x
2
1
1
m
x
2
2
2
2
1
< br>1
2
m
1
x
m
x
p>
1
U
=
m
1
g
x
1
m
2
< br>g
x
2
l
r
L
T
p>
U
1
m
p>
1
2
x
1
m
x
2
< br>2
1
g
m
g
x
m
1
1
2
p>
l
r
x
1
L
< br>q
m
m
x
1
2
p>
1
L
x
1
(广义动量)
L
q
m
1
g
m
2
g
L
x
1
(广义力)
固有:
m
1
m
2
x
1
m
1
m
2
p>
g
0
3
、达朗伯原理
首先,推导虚功原理
虚位移:
t
0
虚功(约束力)
=0
理想约束
在牛顿力学中有,当
m
1
=
m
2
时
虚功原理:
F
F
N
0
F
N
<
/p>
r
i
i
i
i
i
0
r
i
0
(平衡条件)
i