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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2021年02月11日 06:02
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2021年2月11日发(作者:高校f4班)



牛顿方程、拉格朗日方程、达朗伯原理及哈密顿方程的比较

< p>
(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



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



T


1


2


1



m


1


1



x



2

< br>1























m


g



T



x



T


1


2


1



m


< br>x



2


=-


x



2
























T


1





1


1


1


m


=-






< p>
x


x


m


分析:

< p>



m


1



m


2




m


2



m


g



2< /p>


m



x



=-



x




m


1


2


1



m


2

< br>


1


m


g



2





m


1



m


2





x



1


=-

< p>


x



2




m


1


m


2



m


m


2


1


< /p>


m


1



m


g



2


< p>
x



d


1


=-



x


< br>2



0


2


、拉格朗日方程


< br>



L



dt




q





1


1< /p>




L





0


< p>



q




2


1


2

1


势能零点为坐标轴


X


轴零点处< /p>



T







m


v


2


1




1


m


v


2


2


2


2

< br>2


2






x



2





m


x


2


1


1



m


x


2


2


2


2


1

< br>1


2



m



1




x



m



x


1


U




m


1


g


x


1



m


2

< br>g


x


2



l




r



L



T



U



1






m


1



2


x




1


m




x


2

< br>2


1



g



m


g


x



m


1


1


2


l




r




x



1



L


< br>q






m



m



x



1


2


1




L



x



1


(广义动量)




L



q



< p>
m


1


g



m


2


g



L



x


1


(广义力)



固有:



m


1


m


2






x


1




m


1



m


2



g



0



3


、达朗伯原理



首先,推导虚功原理



虚位移:



t



0

< p>


虚功(约束力)


=0



理想约束



在牛顿力学中有,当


m


1


=


m

< p>
2





虚功原理:



F


< p>



F



N



0






F



N



< /p>


r


i


i


i


i


i



0

< p>




r


i



0


(平衡条件)




i

-


-


-


-


-


-


-


-