【CN】 Summary on Theoretical Mechanics in D. Physics, ZJU

2022/06/13 Physics 共 2058 字,约 6 分钟

名词

Levi-Civita符号: 1,-1,0的奇偶置换。可以参考置换群。

Kroneeker符号: 用delta表示。两个指标相等时等于0。

    e(i) × e(j) = e(ijk) e(k) . k 是哑指标。

自然坐标系: 利用运动轨道自身的参数来定义坐标系。如二维曲线的切向法向可以作为一组自然坐标系。

切向量: 表示在某点切线方向的单位矢量。公式

主法向量:表示曲线弯曲的方向。公式

副法向量 :通过叉乘定义出的第三组法向量。公式

回转频率: \(f=\sqrt{I}{m}\)

曲率:曲线弯曲的程度。

泛函:Y是一组函数集,如果对于每个y(x)都有一个数J与之对应。则变量J是y(x)的泛函。

变分:自变量不变二y(x)改变引起的函数的差值。

散射截面

平方反比有心力场七个守恒量

质心: 用于简化质点系的一个物理量,公式

质心速度:质心运动的速度(?)

柯尼希定理:质点系的总动能等于质心动能与所有质点相对质心运动的动能之和。

简正坐标:多体系统的运动模式是一系列的频率振荡的叠加。这数组独立的简谐振子的坐标是简正坐标

简正频率:多体系统的运动模式是一系列的频率振荡的叠加。这数组独立的简谐振子的频率是简正频率

刚体:任意两点距离不变的质点系

回转半径:转动惯量除以质量开平方根。是物体的固有属性。

惯量椭球:转动惯量张量正交化后三个特征值组成的椭圆。

主转动惯量:把转动惯量正交化之后得到的三个方向的转动惯量。

惯量主轴:把转动惯量正交化之后得到的三组坐标轴。

欧拉角:可以完整表述一组转动的角度变换。用群来表示的话就是转动群SO(3):幺模的厄米矩阵(3维)。

张量:张量(Tensor)是一个定义在一些向量空间和一些对偶空间的笛卡尔积上的多重线性映射,其坐标是n维空间内,有n个分量的一种量。

刚体运动的分类

**XX约束(有很多种约束,自己弄清楚怎么分类的) **

  • 约束:限制质点运动的条件是约束。

  • 稳定约束(定常约束):不含时的约束

  • 不稳定约束:含时的约束

  • 可解约束:质点可以脱离的约束。如质点在地面以上滚动,f(x,y,z)>=0

  • 不可解约束:质点始终不能脱离的约束。f(x,y,z)=0

  • 几何约束:只限制质点的时空坐标的约束。f(x,y,z,t)=0

  • 运动约束:在几何约束上增加了限制速度的约束

  • 理想约束:所有的约束反力的和=0

    下面是另一种分类:

  • 完整约束:约束条件与体系的坐标和时间有关。

  • 不完整约束:不能用等式表述的可解约束;微分约束积分之后不是几何约束的约束。

    以此定义完整体系和不完整体系。

虚功原理:理想约束下,一组虚位移所作的功为0

虚功:由虚位移做的功。虚位移是在约束允许的情况下,想象的一个无限小位移。

达朗贝尔原理:主动力和惯性力之和在任意虚位移上的元功=0

拉格朗日方程:

  • 基本形式:带有广义力Q的Lagrange方程。

  • 保守系:因为引入了势能,可以写成带Lagrange量的Euler方程形式。

作用量:拉格朗日量对时间的积分

循环坐标:拉格朗日函数 L 不含某个广义坐标 qβ,即 ∂L/∂qβ=0,则这种广义坐标叫做可遗坐标(ignorable coordinates),也称为循环坐标(cyclic coordinates)

哈密顿原理(最小作用量原理)(及其重要!!) :在t1和t2两个时间内,即运动路径两端固定,等时变分delta t=0下,真实运动的轨迹是泛函S(c)取得极值的路径。

主动力:有独立的大小和方向,不受其他力影响的力。

约束反力:收到主动力影响的力。

正则变换:使得正则方程具有相同形式的一组函数变换。

辛群的定义:AJA^T=J的所有矩阵A

维里定理:给出了平均势能和动能的关系=1/2*n

相空间:一个用于描述系统状态的多维空间。空间中的每一个点对应的是系统的一个状态。会以广义坐标和广义动量等物理量为坐标轴。

位形空间:我们需要s个广义坐标描述某个系统的运动状态,而这s个广义坐标张成了一个位形空间

变分法求解问题

  • 欧拉方程:变分法求问题,注意第一积分常数的运用是有条件的

  • 习题1.12

  • 题目会比较简单的

多体相互作用的简正坐标和简正频率

把书上2.3多体相互作用部分认真看了,再结合习题2.5(去年就考了这题)。

利用正交分解得到简正坐标和简正频率。

证明平方反比率的有心力场中R-L矢量守恒

看书。证明复杂。

可以借此导出伽利略定理和Binet方程:

\[\]

作用量的计算

  • 相对较难

  • 对Lagrange量的时间积分。

正则方程

必考

(1)由哈密顿量和拉氏量的关系证明正则方程

(2)由哈密顿原理证明正则方程

(3)给出自由粒子在球面坐标系下的哈密顿量

注意:哈密顿量的表示不能出现速度

泊松括号

需要知道怎么算。注意柏松括号下的正则方程形式是统一的。

利用H-J方法求解问题

通常以附加题的形式出现。

H-J方法: Hamilton-Jacobi Method

张量

必考。

  • 自学下清华大学出版社出版的由黄克智编写的《张量分析》。第一章

  • 拿这题的分数容易的,记住老师和助教哥哥怎么证的,套上去就行,不理解也没关系,背下来即可,反正过程很少。

PS

我发现晓光大师的师爷是杨振宁。那我就是老先生的徒孙了,笑。

文档信息

Search

    Table of Contents