阿佩尔方程

更新时间:2023-03-07 17:58

阿佩尔方程是法国数学家P.-E.阿佩尔导出的适用于非完整系统的重要动力学方程。

其形式为:

式中G为吉布斯函数,它是加速度动能式用准加速度

表示之式;为对应于准坐标的广义力;N是系统的自由度。由于完整系统是非完整系统的特例,因此,凡是适用于非完整系统的动力学方程,亦适用于完整系统。

假定一个有n个质点的非完整系统,它含个有限约束

和r个微分约束

可先利用有限约束,将3n个x用m=3n-个广义坐标q1,q2,...,qm表示,r个微分约束用和(i=1,2,...,m)表示。由此可变换式(2)为:

式中m个(j=1,2,...,m)只有N(=m-r)个是独立的。为了更一般化,采用m个的线性式组成N个准速度来描述这系统,即

由于非完整系统的微分约束(3)是不可积的,所以坐标不一定存在,这就是是准坐标名称的由来。的时间导数称为准加速度。由于式(1)左边是对的偏导数,所以G中一切不含的项都可以舍去不写,从而使计算G函数的工作量大为减少。

圆球、圆轮在粗糙面上无滑动地滚动,溜冰鞋在冰上的滑行等都是非完整系统力学问题的例子。

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