Принцип Гамильтона | |
|
Одно из наиболее важных приложений уравнений Эйлера связано с их применением для решения задач классической механики,
электроднамики и квантовой физики.
Положение точки в пространстве описывается ее радиус-вектором r, координатами которого являются декартовы координаты x, y, z точки. Система, включающая в себя N частиц, имеет 3N степеней свободы и для определения положений всех ее частиц необходимо задать 3N координат. Наряду с декартовой системой координат используются и дргие системы. Оптимальный выбор системы координат определяется спецификой решаемой задачи, в частности, свойствами симметрии. Поэтому роль некоторых координат частиц могут выполнять, например, угловые переменные. Поэтому любые величины, характеризующие положение системы, называют ее обобщенными координатами и обозначают их символами q1, q2, ..., qn, где n – число степеней свободы системы. В любой момент времени конфигурация системы определяется значениями обобщенных координат q1, q2, ..., qn, совокупность которых можно рассматривать в качестве координат точки в n-мерном пространстве конфигураций. При этом каждой конфигурации системы соответствует определенная точка. В процессе эволюции системы точка конфигурационного пространства описывает некоторую кривую, которую условно можно назвать "траекторией движения системы". Другими словами, движению системы можно поставить в соответствие траекторию точки в пространстве конфигураций. Любая точка такой траектории в пространстве конфигураций изображает всю систему в некоторый момент времени. Производные по времени t от обобщенных координат называются обобщенными скоростями системы. Одновременное задание координат и скоростей частиц однозначно определяет положение и эволюцию системы. Любая механическая система характеризуется функцией Лагранжа , которая представляет собой разность между кинетической и потенциальной энергиями системы: L = T – V. Пусть в моменты времени t1 и t2 система занимает некоторые положения, каждому из которых соответствует определенная точка в пространстве конфигураций.Определим функционал S (называемый действием) уравнением Принцип Гамильтона устанавливает, что для консервативных систем переход из одной точки конфигурационного пространства в другую происходит таким образом, что функционал S (то есть действие) принимает наименьшее значение. (Точнее сказать – экстремальное значение). По этой причине принцип Гамильтона называют также принципом наименьшего действия. |