Więzy i ich klasyfikacja Wykład 2
|
|
- Zbigniew Aleksander Markowski
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Więzy i ich klasyfikacja Wykład 2 Karol Kołodziej (przy współpracy Bartosza Dziewita) Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski, Katowice Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 1/25
2 Współrzędne uogólnione Wszystkie wielkości, które mogą opisywać pewien układ mechaniczny nazywamy współrzędnymi uogólnionymi. Mogą to być np. współrzędne kartezjańskie, cylindryczne, sferyczne, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 2/25
3 Współrzędne uogólnione Wszystkie wielkości, które mogą opisywać pewien układ mechaniczny nazywamy współrzędnymi uogólnionymi. Mogą to być np. współrzędne kartezjańskie, cylindryczne, sferyczne, albo ich kombinacja. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 2/25
4 Współrzędne uogólnione Wszystkie wielkości, które mogą opisywać pewien układ mechaniczny nazywamy współrzędnymi uogólnionymi. Mogą to być np. współrzędne kartezjańskie, cylindryczne, sferyczne, albo ich kombinacja. Minimalną liczbę niezależnych współrzędnych uogólnionych niezbędnych do pełnego opisu danego układu fizycznego będziemy nazywali liczbą stopni swobody układu. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 2/25
5 Współrzędne uogólnione Wszystkie wielkości, które mogą opisywać pewien układ mechaniczny nazywamy współrzędnymi uogólnionymi. Mogą to być np. współrzędne kartezjańskie, cylindryczne, sferyczne, albo ich kombinacja. Minimalną liczbę niezależnych współrzędnych uogólnionych niezbędnych do pełnego opisu danego układu fizycznego będziemy nazywali liczbą stopni swobody układu. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 2/25
6 Współrzędne uogólnione Przykładowo, punkt materialny mogący poruszać się swobodnie, tzn. bez żadnych ograniczeń geometrycznych, w trójwymiarowej przestrzeni ma 3 stopnie swobody, a jeśli może się poruszać na płaszczyźnie, to ma 2 stopnie swobody. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 3/25
7 Współrzędne uogólnione Przykładowo, punkt materialny mogący poruszać się swobodnie, tzn. bez żadnych ograniczeń geometrycznych, w trójwymiarowej przestrzeni ma 3 stopnie swobody, a jeśli może się poruszać na płaszczyźnie, to ma 2 stopnie swobody. Układ N punktów materialnych nie podlegający ograniczeniom geometrycznym ma w trójwymiarowej przestrzeni 3N stopni swobody, a na płaszczyźnie 2N stopni swobody. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 3/25
8 Współrzędne uogólnione Przykładowo, punkt materialny mogący poruszać się swobodnie, tzn. bez żadnych ograniczeń geometrycznych, w trójwymiarowej przestrzeni ma 3 stopnie swobody, a jeśli może się poruszać na płaszczyźnie, to ma 2 stopnie swobody. Układ N punktów materialnych nie podlegający ograniczeniom geometrycznym ma w trójwymiarowej przestrzeni 3N stopni swobody, a na płaszczyźnie 2N stopni swobody. Swobodna bryła sztywna ma w trójwymiarowej przestrzeni 6 stopni swobody, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 3/25
9 Współrzędne uogólnione Przykładowo, punkt materialny mogący poruszać się swobodnie, tzn. bez żadnych ograniczeń geometrycznych, w trójwymiarowej przestrzeni ma 3 stopnie swobody, a jeśli może się poruszać na płaszczyźnie, to ma 2 stopnie swobody. Układ N punktów materialnych nie podlegający ograniczeniom geometrycznym ma w trójwymiarowej przestrzeni 3N stopni swobody, a na płaszczyźnie 2N stopni swobody. Swobodna bryła sztywna ma w trójwymiarowej przestrzeni 6 stopni swobody, gdyż dodatkowo do swobody ruchu postępowego w 3 kierunkach, możemy ją obrócić na 3 różne sposoby. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 3/25
10 Współrzędne uogólnione Przykładowo, punkt materialny mogący poruszać się swobodnie, tzn. bez żadnych ograniczeń geometrycznych, w trójwymiarowej przestrzeni ma 3 stopnie swobody, a jeśli może się poruszać na płaszczyźnie, to ma 2 stopnie swobody. Układ N punktów materialnych nie podlegający ograniczeniom geometrycznym ma w trójwymiarowej przestrzeni 3N stopni swobody, a na płaszczyźnie 2N stopni swobody. Swobodna bryła sztywna ma w trójwymiarowej przestrzeni 6 stopni swobody, gdyż dodatkowo do swobody ruchu postępowego w 3 kierunkach, możemy ją obrócić na 3 różne sposoby. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 3/25
11 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
12 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
13 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
14 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, gdziewspółrzędnekartezjańskie (x 1,y 1,z 1 )pierwszegopunktu ponumerowaliśmy (x 1,x 2,x 3 ), Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
15 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, gdziewspółrzędnekartezjańskie (x 1,y 1,z 1 )pierwszegopunktu ponumerowaliśmy (x 1,x 2,x 3 ),współrzędnekartezjańskie (x 2,y 2,z 2 ) drugiegopunktuponumerowaliśmy (x 4,x 5,x 6 ), Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
16 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, gdziewspółrzędnekartezjańskie (x 1,y 1,z 1 )pierwszegopunktu ponumerowaliśmy (x 1,x 2,x 3 ),współrzędnekartezjańskie (x 2,y 2,z 2 ) drugiegopunktuponumerowaliśmy (x 4,x 5,x 6 ),itd. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
17 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, gdziewspółrzędnekartezjańskie (x 1,y 1,z 1 )pierwszegopunktu ponumerowaliśmy (x 1,x 2,x 3 ),współrzędnekartezjańskie (x 2,y 2,z 2 ) drugiegopunktuponumerowaliśmy (x 4,x 5,x 6 ),itd. Związki te możemy zapisać wektorowo r i = r i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,N. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
18 Współrzędne uogólnione Liczbę stopni swobody układu będziemy oznaczać literą n, a odpowiedniewspółrzędneuogólnionesymbolamiq 1,q 2,...,q n. Wygodnie jest określić związki pomiędzy współrzędnymi uogólnionymiawspółrzędnymikartezjańskimix 1,x 2,...,x n. Dla N swobodych punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni (n = 3N) związki te mają postać x i =x i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,3N, gdziewspółrzędnekartezjańskie (x 1,y 1,z 1 )pierwszegopunktu ponumerowaliśmy (x 1,x 2,x 3 ),współrzędnekartezjańskie (x 2,y 2,z 2 ) drugiegopunktuponumerowaliśmy (x 4,x 5,x 6 ),itd. Związki te możemy zapisać wektorowo r i = r i (q 1,q 2,...,q 3N,t), i =1,2,...,N. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 4/25
19 Współrzędne uogólnione Ograniczmy się do jednego punktu materialnego (N = 1) i napiszmy związki w przypadku układu sferycznego: x i =x i (q 1,q 2,q 3,t), i =1,2,3, x 1 = rsinθcosϕ, x 2 = rsinθsinϕ, x 3 = rcosθ, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 5/25
20 Współrzędne uogólnione Ograniczmy się do jednego punktu materialnego (N = 1) i napiszmy związki w przypadku układu x i =x i (q 1,q 2,q 3,t), i =1,2,3, sferycznego: cylindrycznego: x 1 = rsinθcosϕ, x 2 = rsinθsinϕ, x 1 = rcosϕ, x 2 = rsinϕ, x 3 = rcosθ, x 3 = z, gdziezmienner =r(t),θ=θ(t),ϕ =ϕ(t)iz=z(t)są funkcjami czasu, a jawna zależność od czasu nie występuje. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 5/25
21 Współrzędne uogólnione Ograniczmy się do jednego punktu materialnego (N = 1) i napiszmy związki w przypadku układu x i =x i (q 1,q 2,q 3,t), i =1,2,3, sferycznego: cylindrycznego: x 1 = rsinθcosϕ, x 2 = rsinθsinϕ, x 1 = rcosϕ, x 2 = rsinϕ, x 3 = rcosθ, x 3 = z, gdziezmienner =r(t),θ=θ(t),ϕ =ϕ(t)iz=z(t)są funkcjami czasu, a jawna zależność od czasu nie występuje. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 5/25
22 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
23 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Wynika to z konieczności uwzględnienia dodatkowych sił. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
24 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Wynika to z konieczności uwzględnienia dodatkowych sił. Więzy holonomiczne to więzy opisane równaniami f i (q 1,q 2,...,q 3N,t) =0, i =1,2,...,k. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
25 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Wynika to z konieczności uwzględnienia dodatkowych sił. Więzy holonomiczne to więzy opisane równaniami f i (q 1,q 2,...,q 3N,t) =0, i =1,2,...,k. k niezależnych równań więzów holonomicznych redukuje liczbę stopni swobody układu N punktów materialnych do 3N k. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
26 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Wynika to z konieczności uwzględnienia dodatkowych sił. Więzy holonomiczne to więzy opisane równaniami f i (q 1,q 2,...,q 3N,t) =0, i =1,2,...,k. k niezależnych równań więzów holonomicznych redukuje liczbę stopni swobody układu N punktów materialnych do 3N k. Więzy nieholonomiczne to więzy, których nie można opisać zwykłymi(algebraicznymi) równaniami. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
27 Więzy i ich klasyfikacja W wielu zagadnieniach występują geometryczne ograniczenia ruchu, które nazywamy więzami. Więzy, mimo że ograniczają liczbę stopni swobody układu, to na ogół utrudniają rozwiązanie zagadnienia ruchu. Wynika to z konieczności uwzględnienia dodatkowych sił. Więzy holonomiczne to więzy opisane równaniami f i (q 1,q 2,...,q 3N,t) =0, i =1,2,...,k. k niezależnych równań więzów holonomicznych redukuje liczbę stopni swobody układu N punktów materialnych do 3N k. Więzy nieholonomiczne to więzy, których nie można opisać zwykłymi(algebraicznymi) równaniami. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 6/25
28 Więzy holonomiczne przykłady Przykład1.Krążekopromieniurtoczysiębezpoślizguna płaszczyźnie po prostej nachylonej do osi Ox kartezjańskiego układu współrzędnych pod kątem α. Prosta ta spełnia rolę więzów. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 7/25
29 Więzy holonomiczne przykłady Przykład1.Krążekopromieniurtoczysiębezpoślizguna płaszczyźnie po prostej nachylonej do osi Ox kartezjańskiego układu współrzędnych pod kątem α. Prosta ta spełnia rolę więzów. Bez więzów do opisu ruchu krążka na płaszczyźnie potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 7/25
30 Więzy holonomiczne przykłady Przykład1.Krążekopromieniurtoczysiębezpoślizguna płaszczyźnie po prostej nachylonej do osi Ox kartezjańskiego układu współrzędnych pod kątem α. Prosta ta spełnia rolę więzów. Bez więzów do opisu ruchu krążka na płaszczyźnie potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych, np. współrzędnych środkakrążka (x,y)ikątaazymutalnego ϕ opisującego możliwy ruch obrotowy krążka, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 7/25
31 Więzy holonomiczne przykłady Przykład1.Krążekopromieniurtoczysiębezpoślizguna płaszczyźnie po prostej nachylonej do osi Ox kartezjańskiego układu współrzędnych pod kątem α. Prosta ta spełnia rolę więzów. Bez więzów do opisu ruchu krążka na płaszczyźnie potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych, np. współrzędnych środkakrążka (x,y)ikątaazymutalnego ϕ opisującego możliwy ruch obrotowy krążka, ale krążek może poruszać się tylko wzdłuż prostej. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 7/25
32 Więzy holonomiczne przykłady Przykład1.Krążekopromieniurtoczysiębezpoślizguna płaszczyźnie po prostej nachylonej do osi Ox kartezjańskiego układu współrzędnych pod kątem α. Prosta ta spełnia rolę więzów. Bez więzów do opisu ruchu krążka na płaszczyźnie potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych, np. współrzędnych środkakrążka (x,y)ikątaazymutalnego ϕ opisującego możliwy ruch obrotowy krążka, ale krążek może poruszać się tylko wzdłuż prostej. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 7/25
33 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
34 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Odległość punktu A od początku układu jest równa długości łuku opartej na kącie ϕ, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
35 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Odległość punktu A od początku układu jest równa długości łuku opartej na kącie ϕ, a więc otrzymujemy równania x A =rϕcosα, y A =rϕsinα, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
36 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Odległość punktu A od początku układu jest równa długości łuku opartej na kącie ϕ, a więc otrzymujemy równania x A =rϕcosα, y A =rϕsinα, które łatwo sprowadzić do postaci x A rϕcosα =0, y A rϕsinα =0. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
37 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Odległość punktu A od początku układu jest równa długości łuku opartej na kącie ϕ, a więc otrzymujemy równania x A =rϕcosα, y A =rϕsinα, które łatwo sprowadzić do postaci x A rϕcosα =0, y A rϕsinα =0. Liczbastopniswobodyjestzatemrównan =3 2 =1. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
38 Więzy holonomiczne przykłady Fakt ten możemy zapisać równaniami określającymi współrzędne (x A,y A )punktua,wktórymkrążekstykasięzprostą.załóżmy,że w chwili początkowej punkt A znajduje się w początku układu współrzędnych. Odległość punktu A od początku układu jest równa długości łuku opartej na kącie ϕ, a więc otrzymujemy równania x A =rϕcosα, y A =rϕsinα, które łatwo sprowadzić do postaci x A rϕcosα =0, y A rϕsinα =0. Liczbastopniswobodyjestzatemrównan =3 2 =1. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 8/25
39 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
40 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Bez więzów do opisu ruchu koralika w przestrzeni potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
41 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Bez więzów do opisu ruchu koralika w przestrzeni potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych. Ze względu na symetrię zagadnienia wybieramy współrzędne cylindryczne, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
42 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Bez więzów do opisu ruchu koralika w przestrzeni potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych. Ze względu na symetrię zagadnienia wybieramy współrzędne cylindryczne, w których równania więzów mają postać: Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
43 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Bez więzów do opisu ruchu koralika w przestrzeni potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych. Ze względu na symetrię zagadnienia wybieramy współrzędne cylindryczne, w których równania więzów mają postać: ϕ =ωt, z =ar 2. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
44 Więzy holonomiczne przykłady Przykład 2. Koralik poruszający się po parabolicznym drucie obracającym się ze stała prędkością kątową ω względem osi symetrii paraboli. Umieśćmy wierzchołek paraboli w początku kartezjańskiego układu współrzędnych. Bez więzów do opisu ruchu koralika w przestrzeni potrzebowalibyśmy 3 współrzędnych. Ze względu na symetrię zagadnienia wybieramy współrzędne cylindryczne, w których równania więzów mają postać: ϕ =ωt, z =ar 2. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 9/25
45 Więzy holonomiczne przykłady Równanieϕ =ωtokreślawartośćkąta,októryobrócisię płaszczyzna paraboli w czasie t, jeśli w chwili początkowej pokrywałasięonazpłaszczyznąxoy,arównaniez=ar 2 jest równaniem paraboli o zadanym współczynniku a. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 10/25
46 Więzy holonomiczne przykłady Równanieϕ =ωtokreślawartośćkąta,októryobrócisię płaszczyzna paraboli w czasie t, jeśli w chwili początkowej pokrywałasięonazpłaszczyznąxoy,arównaniez=ar 2 jest równaniem paraboli o zadanym współczynniku a. Przypomnijmy, że równanie paraboli o wierzchołku w początku układuwspółrzędnychmapostaćy =ax 2.Wtymprzypadkurolę zmiennejxspełniar,arolęzmiennejyspełniaz. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 10/25
47 Więzy holonomiczne przykłady Równanieϕ =ωtokreślawartośćkąta,októryobrócisię płaszczyzna paraboli w czasie t, jeśli w chwili początkowej pokrywałasięonazpłaszczyznąxoy,arównaniez=ar 2 jest równaniem paraboli o zadanym współczynniku a. Przypomnijmy, że równanie paraboli o wierzchołku w początku układuwspółrzędnychmapostaćy =ax 2.Wtymprzypadkurolę zmiennejxspełniar,arolęzmiennejyspełniaz. Równania więzów łatwo sprowadzić do postaci ϕ ωt =0, z ar 2 =0. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 10/25
48 Więzy holonomiczne przykłady Równanieϕ =ωtokreślawartośćkąta,októryobrócisię płaszczyzna paraboli w czasie t, jeśli w chwili początkowej pokrywałasięonazpłaszczyznąxoy,arównaniez=ar 2 jest równaniem paraboli o zadanym współczynniku a. Przypomnijmy, że równanie paraboli o wierzchołku w początku układuwspółrzędnychmapostaćy =ax 2.Wtymprzypadkurolę zmiennejxspełniar,arolęzmiennejyspełniaz. Równania więzów łatwo sprowadzić do postaci ϕ ωt =0, z ar 2 =0. Również tym razem liczba stopni swobody jest równa n =3 2 =1. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 10/25
49 Więzy holonomiczne przykłady Równanieϕ =ωtokreślawartośćkąta,októryobrócisię płaszczyzna paraboli w czasie t, jeśli w chwili początkowej pokrywałasięonazpłaszczyznąxoy,arównaniez=ar 2 jest równaniem paraboli o zadanym współczynniku a. Przypomnijmy, że równanie paraboli o wierzchołku w początku układuwspółrzędnychmapostaćy =ax 2.Wtymprzypadkurolę zmiennejxspełniar,arolęzmiennejyspełniaz. Równania więzów łatwo sprowadzić do postaci ϕ ωt =0, z ar 2 =0. Również tym razem liczba stopni swobody jest równa n =3 2 =1. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 10/25
50 Więzy nieholonomiczne przykłady Przykład 3. Punkt materialny zsuwa się po powierzchni kuli o promieniu R. Położenie punktu opisujemy wektorem r. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 11/25
51 Więzy nieholonomiczne przykłady Przykład 3. Punkt materialny zsuwa się po powierzchni kuli o promieniu R. Położenie punktu opisujemy wektorem r. Jeśli prędkość punktu będzie mała, to będzie on pozostawał na powierzchni kuli, jeśli natomiast prędkość punktu będzie odpowiednio duża, to oderwie się on od powierzchni. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 11/25
52 Więzy nieholonomiczne przykłady Przykład 3. Punkt materialny zsuwa się po powierzchni kuli o promieniu R. Położenie punktu opisujemy wektorem r. Jeśli prędkość punktu będzie mała, to będzie on pozostawał na powierzchni kuli, jeśli natomiast prędkość punktu będzie odpowiednio duża, to oderwie się on od powierzchni. Obie możliwości możemy uwzględnić pisząc nierówność dla wektora położenia punktu r = r(t) r 2 R 2 r 2 R 2 0, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 11/25
53 Więzy nieholonomiczne przykłady Przykład 3. Punkt materialny zsuwa się po powierzchni kuli o promieniu R. Położenie punktu opisujemy wektorem r. Jeśli prędkość punktu będzie mała, to będzie on pozostawał na powierzchni kuli, jeśli natomiast prędkość punktu będzie odpowiednio duża, to oderwie się on od powierzchni. Obie możliwości możemy uwzględnić pisząc nierówność dla wektora położenia punktu r = r(t) r 2 R 2 r 2 R 2 0, która oczywiście nie jest równaniem. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 11/25
54 Więzy nieholonomiczne przykłady Przykład 3. Punkt materialny zsuwa się po powierzchni kuli o promieniu R. Położenie punktu opisujemy wektorem r. Jeśli prędkość punktu będzie mała, to będzie on pozostawał na powierzchni kuli, jeśli natomiast prędkość punktu będzie odpowiednio duża, to oderwie się on od powierzchni. Obie możliwości możemy uwzględnić pisząc nierówność dla wektora położenia punktu r = r(t) r 2 R 2 r 2 R 2 0, która oczywiście nie jest równaniem. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 11/25
55 Więzy nieholonomiczne przykłady Ważną klasę więzów nieholonomicznych tworzą więzy różniczkowe niecałkowalne. Przykład 4. Moneta toczy się bez poślizgu swoją boczną stroną po blacie stołu. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 12/25
56 Więzy nieholonomiczne przykłady Ważną klasę więzów nieholonomicznych tworzą więzy różniczkowe niecałkowalne. Przykład 4. Moneta toczy się bez poślizgu swoją boczną stroną po blacie stołu. Położenie monety możemy opisać podając 5 współrzędnych, które możemy wybrać następująco x A,y A współrzędnepunktua,wktórymmonetastykasięz blatem, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 12/25
57 Więzy nieholonomiczne przykłady Ważną klasę więzów nieholonomicznych tworzą więzy różniczkowe niecałkowalne. Przykład 4. Moneta toczy się bez poślizgu swoją boczną stroną po blacie stołu. Położenie monety możemy opisać podając 5 współrzędnych, które możemy wybrać następująco x A,y A współrzędnepunktua,wktórymmonetastykasięz blatem, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 12/25
58 Więzy nieholonomiczne przykłady ϕ kąt,którytworzychwilowykierunekruchumonetyzosią Ox, θ kąt nachylenia płaszczyzny monety do blatu, ψ kątobrotowymonety. W każdej chwili moneta toczy się w kierunku prostej, wzdłuż której płaszczyzna monety przecina się z blatem. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 13/25
59 Więzy nieholonomiczne przykłady ϕ kąt,którytworzychwilowykierunekruchumonetyzosią Ox, θ kąt nachylenia płaszczyzny monety do blatu, ψ kątobrotowymonety. W każdej chwili moneta toczy się w kierunku prostej, wzdłuż której płaszczyzna monety przecina się z blatem. Przy obrocie o nieskończenie mały kąt dψ kierunek ruchu, a więc kąt ϕ, pozostaje w przybliżeniu stały. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 13/25
60 Więzy nieholonomiczne przykłady ϕ kąt,którytworzychwilowykierunekruchumonetyzosią Ox, θ kąt nachylenia płaszczyzny monety do blatu, ψ kątobrotowymonety. W każdej chwili moneta toczy się w kierunku prostej, wzdłuż której płaszczyzna monety przecina się z blatem. Przy obrocie o nieskończenie mały kąt dψ kierunek ruchu, a więc kąt ϕ, pozostaje w przybliżeniu stały. RzutypokonanejprzytakimobrociedrogirdψnaosieOxiOy dane są odpowiednio równaniami dx A = rdψcosϕ, dy A = rdψsinϕ. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 13/25
61 Więzy nieholonomiczne przykłady ϕ kąt,którytworzychwilowykierunekruchumonetyzosią Ox, θ kąt nachylenia płaszczyzny monety do blatu, ψ kątobrotowymonety. W każdej chwili moneta toczy się w kierunku prostej, wzdłuż której płaszczyzna monety przecina się z blatem. Przy obrocie o nieskończenie mały kąt dψ kierunek ruchu, a więc kąt ϕ, pozostaje w przybliżeniu stały. RzutypokonanejprzytakimobrociedrogirdψnaosieOxiOy dane są odpowiednio równaniami dx A = rdψcosϕ, dy A = rdψsinϕ. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 13/25
62 Więzy nieholonomiczne przykłady Znak po prawej stronie odzwierciedla fakt, że zgodnie z rysunkiemprzyrostywspółrzędnychx A iy A sąujemne. Przenosząc wszystko na lewą stronę i zmieniając kolejność otrzymamy dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 14/25
63 Więzy nieholonomiczne przykłady Znak po prawej stronie odzwierciedla fakt, że zgodnie z rysunkiemprzyrostywspółrzędnychx A iy A sąujemne. Przenosząc wszystko na lewą stronę i zmieniając kolejność otrzymamy dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. Jest to układ równań różniczkowych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 14/25
64 Więzy nieholonomiczne przykłady Znak po prawej stronie odzwierciedla fakt, że zgodnie z rysunkiemprzyrostywspółrzędnychx A iy A sąujemne. Przenosząc wszystko na lewą stronę i zmieniając kolejność otrzymamy dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. Jest to układ równań różniczkowych. Za chwilę pokażemy, że układtenniejestcałkowalny,azatemniemożnagozapisaćw postaci układu równań algebraicznych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 14/25
65 Więzy nieholonomiczne przykłady Znak po prawej stronie odzwierciedla fakt, że zgodnie z rysunkiemprzyrostywspółrzędnychx A iy A sąujemne. Przenosząc wszystko na lewą stronę i zmieniając kolejność otrzymamy dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. Jest to układ równań różniczkowych. Za chwilę pokażemy, że układtenniejestcałkowalny,azatemniemożnagozapisaćw postaci układu równań algebraicznych. Jak sprawdzić czy układ równań różniczkowych jest całkowalny lub nie? Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 14/25
66 Więzy nieholonomiczne przykłady Znak po prawej stronie odzwierciedla fakt, że zgodnie z rysunkiemprzyrostywspółrzędnychx A iy A sąujemne. Przenosząc wszystko na lewą stronę i zmieniając kolejność otrzymamy dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. Jest to układ równań różniczkowych. Za chwilę pokażemy, że układtenniejestcałkowalny,azatemniemożnagozapisaćw postaci układu równań algebraicznych. Jak sprawdzić czy układ równań różniczkowych jest całkowalny lub nie? Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 14/25
67 Więzy różniczkowe Rozważmy ogólną postać k równań więzów różniczkowych nałożonych na układ N punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni. 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, gdziewspółczynnikia ij ia it mogązależećodwszystkich współrzędnych uogólnionych i czasu, ale nie zależą od prędkości ( a ij =a ij q1,q 2,...,q }{{ 3N,t ) a } ij (q,t), q ( a it =a it q1,q 2,...,q }{{ 3N,t ) a } it (q,t). q Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 15/25
68 Więzy różniczkowe Rozważmy ogólną postać k równań więzów różniczkowych nałożonych na układ N punktów materialnych w trójwymiarowej przestrzeni. 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, gdziewspółczynnikia ij ia it mogązależećodwszystkich współrzędnych uogólnionych i czasu, ale nie zależą od prędkości ( a ij =a ij q1,q 2,...,q }{{ 3N,t ) a } ij (q,t), q ( a it =a it q1,q 2,...,q }{{ 3N,t ) a } it (q,t). q Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 15/25
69 Więzy różniczkowe Wprowadziliśmy tu skrótową notację, w której zależność od wszystkichwspółrzędnychuogólnionychq 1,q 2,...,q 3N oznaczyliśmy literą q. Tej skrótowej notacji będziemy często używać. Układ równań 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, jest z pewnością całkowalny, jeśli istnieje zbiór funkcji różniczkowalnychf i (q,t),i =1,2,...,k,dlaktórychpowyższe równania są różniczkami zupełnymi. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 16/25
70 Więzy różniczkowe Wprowadziliśmy tu skrótową notację, w której zależność od wszystkichwspółrzędnychuogólnionychq 1,q 2,...,q 3N oznaczyliśmy literą q. Tej skrótowej notacji będziemy często używać. Układ równań 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, jest z pewnością całkowalny, jeśli istnieje zbiór funkcji różniczkowalnychf i (q,t),i =1,2,...,k,dlaktórychpowyższe równania są różniczkami zupełnymi. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 16/25
71 Więzy różniczkowe Obliczmyróżniczkęzupełnąfunkcjif i (q,t)iprzyrównajmyjądo lewej strony i-tego równania więzów df i = 3N j=1 f i dq j + f 3N i q j t dt a ij dq j +a it dt. Równość zachodzi tylko pod warunkiem równości współczynników przyniezależnychprzyrostachzmiennychdq j idt j=1 f i q j =a ij i f i t =a it, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 17/25
72 Więzy różniczkowe Obliczmyróżniczkęzupełnąfunkcjif i (q,t)iprzyrównajmyjądo lewej strony i-tego równania więzów df i = 3N j=1 f i dq j + f 3N i q j t dt a ij dq j +a it dt. Równość zachodzi tylko pod warunkiem równości współczynników przyniezależnychprzyrostachzmiennychdq j idt j=1 f i q j =a ij i f i t =a it, alewarunkiemwystarczającymnatoabyfunkcjaf i (q,t)była różniczkowalna jest istnienie wszystkich drugich pochodnych i równość odpowiednich pochodnych mieszanych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 17/25
73 Więzy różniczkowe Obliczmyróżniczkęzupełnąfunkcjif i (q,t)iprzyrównajmyjądo lewej strony i-tego równania więzów df i = 3N j=1 f i dq j + f 3N i q j t dt a ij dq j +a it dt. Równość zachodzi tylko pod warunkiem równości współczynników przyniezależnychprzyrostachzmiennychdq j idt j=1 f i q j =a ij i f i t =a it, alewarunkiemwystarczającymnatoabyfunkcjaf i (q,t)była różniczkowalna jest istnienie wszystkich drugich pochodnych i równość odpowiednich pochodnych mieszanych. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 17/25
74 Więzy różniczkowe Różniczkując w odpowiedni sposób związki f i q j =a ij i f i t =a it otrzymujemy warunki 2 f i q j q l = a ij q l = 2 f i q l q j = a il q j, 2 f i q j t = a ij t = 2 f i t q j = a it q j, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 18/25
75 Więzy różniczkowe Różniczkując w odpowiedni sposób związki f i q j =a ij i f i t =a it otrzymujemy warunki 2 f i q j q l = a ij q l = 2 f i q l q j = a il q j, 2 f i q j t = a ij t = 2 f i t q j = a it q j, awięc a ij q l = a il q j, a ij t = a it q j, dlawszystkichwartościindeksówi,jtakich,żei j. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 18/25
76 Więzy różniczkowe Różniczkując w odpowiedni sposób związki f i q j =a ij i f i t =a it otrzymujemy warunki 2 f i q j q l = a ij q l = 2 f i q l q j = a il q j, 2 f i q j t = a ij t = 2 f i t q j = a it q j, awięc a ij q l = a il q j, a ij t = a it q j, dlawszystkichwartościindeksówi,jtakich,żei j. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 18/25
77 Więzy różniczkowe Otrzymaliśmy w ten sposób następujący warunek. Więzy różniczkowe 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, są całkowalne, jeśli niezależne od prędkości uogólnionych współczynnikia ij (q,t)ia it (q,t)spełniająwarunki a ij q l = a il q j, a ij t = a it q j, dlawszystkichwartościindeksówi,jtakich,żei j. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 19/25
78 Więzy różniczkowe Otrzymaliśmy w ten sposób następujący warunek. Więzy różniczkowe 3N j=1 a ij dq j +a it dt =0, i =1,2,...,k, są całkowalne, jeśli niezależne od prędkości uogólnionych współczynnikia ij (q,t)ia it (q,t)spełniająwarunki a ij q l = a il q j, a ij t = a it q j, dlawszystkichwartościindeksówi,jtakich,żei j. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 19/25
79 Więzy różniczkowe Uwaga. Warunki te można w rzeczywistości osłabić do żądania abyformaróżniczkowa 3N j=1 a ij dq j +a it dtmiałatzw.czynnik całkujący, co można sprowadzić do warunku ( ail a ik a ) ( ij aik +a ij a ) ( il aij +a il a ) ik =0. q j q l q l q k q k q j Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 20/25
80 Więzy różniczkowe Uwaga. Warunki te można w rzeczywistości osłabić do żądania abyformaróżniczkowa 3N j=1 a ij dq j +a it dtmiałatzw.czynnik całkujący, co można sprowadzić do warunku ( ail a ik a ) ( ij aik +a ij a ) ( il aij +a il a ) ik =0. q j q l q l q k q k q j Wyprowadzenie tego warunku można znaleźć np. w podręczniku G. Białkowskiego Mechanika klasyczna. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 20/25
81 Więzy różniczkowe Uwaga. Warunki te można w rzeczywistości osłabić do żądania abyformaróżniczkowa 3N j=1 a ij dq j +a it dtmiałatzw.czynnik całkujący, co można sprowadzić do warunku ( ail a ik a ) ( ij aik +a ij a ) ( il aij +a il a ) ik =0. q j q l q l q k q k q j Wyprowadzenie tego warunku można znaleźć np. w podręczniku G. Białkowskiego Mechanika klasyczna. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 20/25
82 Więzy różniczkowe przykłady Zadanie 1. Udowodnić, że więzy w przykładzie z monetą toczącą się po blacie stołu dane równaniami różniczkowymi dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. nie są całkowalne. Rozwiązanie. Przeprowadzimy dowód nie wprost, tzn. pokażemy, że założenie całkowalności układu prowadzi do sprzeczności. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 21/25
83 Więzy różniczkowe przykłady Zadanie 1. Udowodnić, że więzy w przykładzie z monetą toczącą się po blacie stołu dane równaniami różniczkowymi dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. nie są całkowalne. Rozwiązanie. Przeprowadzimy dowód nie wprost, tzn. pokażemy, że założenie całkowalności układu prowadzi do sprzeczności. Powyższy układ równań jest całkowalny jeśli istnieją dwie funkcje pięciuzmiennychf i (x A,y A,ϕ,θ,ψ),i =1,2,dlaktórychrównania układu są różniczkami zupełnymi. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 21/25
84 Więzy różniczkowe przykłady Zadanie 1. Udowodnić, że więzy w przykładzie z monetą toczącą się po blacie stołu dane równaniami różniczkowymi dx A +rcosϕdψ = 0, dy A +rsinϕdψ = 0. nie są całkowalne. Rozwiązanie. Przeprowadzimy dowód nie wprost, tzn. pokażemy, że założenie całkowalności układu prowadzi do sprzeczności. Powyższy układ równań jest całkowalny jeśli istnieją dwie funkcje pięciuzmiennychf i (x A,y A,ϕ,θ,ψ),i =1,2,dlaktórychrównania układu są różniczkami zupełnymi. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 21/25
85 Więzy różniczkowe przykłady Obliczmyróżniczkizupełnefunkcjif i (x A,y A,ϕ,θ,ψ),i =1,2,i przyrównajmy do lewej strony równań więzów f 1 dx A + f 1 dy A + f 1 x A y A ϕ dϕ+ f 1 θ dθ + f 1 ψ dψ = dx A +rcosϕdψ, f 2 dx A + f 2 dy A + f 2 x A y A ϕ dϕ+ f 2 θ dθ + f 2 ψ dψ = dy A +rsinϕdψ. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 22/25
86 Więzy różniczkowe przykłady Obliczmyróżniczkizupełnefunkcjif i (x A,y A,ϕ,θ,ψ),i =1,2,i przyrównajmy do lewej strony równań więzów f 1 dx A + f 1 dy A + f 1 x A y A ϕ dϕ+ f 1 θ dθ + f 1 ψ dψ = dx A +rcosϕdψ, f 2 dx A + f 2 dy A + f 2 x A y A ϕ dϕ+ f 2 θ dθ + f 2 ψ dψ = dy A +rsinϕdψ. Porównajmywspółczynnikiprzydx A,dy A,dϕ,dθidψ f 1 =1, x A f 2 =0, x A f 1 =0, y A f 2 =1, y A f 1 ϕ =0, f 1 θ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 θ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 22/25
87 Więzy różniczkowe przykłady Obliczmyróżniczkizupełnefunkcjif i (x A,y A,ϕ,θ,ψ),i =1,2,i przyrównajmy do lewej strony równań więzów f 1 dx A + f 1 dy A + f 1 x A y A ϕ dϕ+ f 1 θ dθ + f 1 ψ dψ = dx A +rcosϕdψ, f 2 dx A + f 2 dy A + f 2 x A y A ϕ dϕ+ f 2 θ dθ + f 2 ψ dψ = dy A +rsinϕdψ. Porównajmywspółczynnikiprzydx A,dy A,dϕ,dθidψ f 1 =1, x A f 2 =0, x A f 1 =0, y A f 2 =1, y A f 1 ϕ =0, f 1 θ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 θ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 22/25
88 Więzy różniczkowe przykłady Skoncentrujmy się na równaniach w kolorze niebieskim f 1 ϕ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Zróżniczkujmy równania w pierwszej kolumnie po zmiennej ψ, a równania w drugiej kolumnie po zmiennej ϕ Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 23/25
89 Więzy różniczkowe przykłady Skoncentrujmy się na równaniach w kolorze niebieskim f 1 ϕ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Zróżniczkujmy równania w pierwszej kolumnie po zmiennej ψ, a równania w drugiej kolumnie po zmiennej ϕ 2 f 1 ϕ ψ =0 2 f 1 ψ ϕ = rsinϕ, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 23/25
90 Więzy różniczkowe przykłady Skoncentrujmy się na równaniach w kolorze niebieskim f 1 ϕ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Zróżniczkujmy równania w pierwszej kolumnie po zmiennej ψ, a równania w drugiej kolumnie po zmiennej ϕ 2 f 1 ϕ ψ =0 2 f 1 ψ ϕ = rsinϕ, 2 f 2 ϕ ψ =0 2 f 2 ψ ϕ =rcosϕ, Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 23/25
91 Więzy różniczkowe przykłady Skoncentrujmy się na równaniach w kolorze niebieskim f 1 ϕ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Zróżniczkujmy równania w pierwszej kolumnie po zmiennej ψ, a równania w drugiej kolumnie po zmiennej ϕ 2 f 1 ϕ ψ =0 2 f 1 ψ ϕ = rsinϕ, 2 f 2 ϕ ψ =0 2 f 2 ψ ϕ =rcosϕ, a zatem układ równań nie jest całkowalny. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 23/25
92 Więzy różniczkowe przykłady Skoncentrujmy się na równaniach w kolorze niebieskim f 1 ϕ =0, f 1 ψ =rcosϕ, f 2 ϕ =0, f 2 ψ =rsinϕ. Zróżniczkujmy równania w pierwszej kolumnie po zmiennej ψ, a równania w drugiej kolumnie po zmiennej ϕ 2 f 1 ϕ ψ =0 2 f 1 ψ ϕ = rsinϕ, 2 f 2 ϕ ψ =0 2 f 2 ψ ϕ =rcosϕ, a zatem układ równań nie jest całkowalny. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 23/25
93 Więzy różniczkowe przykłady Uwaga. Właściwie dla wyprowadzenia powyższej konkluzji należałoby pokazać, że nie istnieje czynnik całkujący. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 24/25
94 Dalsza klasyfikacja więzów Więzy możemy również sklasyfikować ze względu na zależność od czasu dzieląc je na więzy skleronomiczne, które nie zawierają jawnej zależności od czasu,jaknp.więzyx A rϕcosα =0,y A rϕsinα =0,z przykładu krążka toczącego się po prostej, więzy reonomiczne, które zależą jawnie od czasu, jak np. więzyϕ =ωt,z=ar 2,wprzypadkukoralikaporuszającego się po obracającej się paraboli. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 25/25
95 Dalsza klasyfikacja więzów Więzy możemy również sklasyfikować ze względu na zależność od czasu dzieląc je na więzy skleronomiczne, które nie zawierają jawnej zależności od czasu,jaknp.więzyx A rϕcosα =0,y A rϕsinα =0,z przykładu krążka toczącego się po prostej, więzy reonomiczne, które zależą jawnie od czasu, jak np. więzyϕ =ωt,z=ar 2,wprzypadkukoralikaporuszającego się po obracającej się paraboli. Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 25/25
Układy fizyczne z więzami Wykład 2
Układy fizyczne z więzami Wykład 2 Karol Kołodziej (przy współpracy Bartosza Dziewita) Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski, Katowice http://kk.us.edu.pl Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna
Bardziej szczegółowoSymetrie i prawa zachowania Wykład 6
Symetrie i prawa zachowania Wykład 6 Karol Kołodziej Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski, Katowice http://kk.us.edu.pl Karol Kołodziej Mechanika klasyczna i relatywistyczna 1/29 Rola symetrii Największym
Bardziej szczegółowoIV.3 Ruch swobodny i nieswobodny. Więzy. Reakcje więzów
IV.3 Ruch swobodny i nieswobodny. Więzy. Reakcje więzów Jan Królikowski Fizyka IBC 1 Ruch swobodny i nieswobodny. Stany równowagi Rozważamy ciało w pewnym układzie inercjalnym (UI). Gdy: prędkość tego
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2 KINEMATYKA. Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 KINEMATYKA Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY Prowadzący: dr Krzysztof Polko Określenie położenia ciała sztywnego Pierwszy sposób: Określamy położenia trzech punktów ciała nie leżących
Bardziej szczegółowoRUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ
RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ Wykład 6 2016/2017, zima 1 MOMENT PĘDU I ENERGIA KINETYCZNA W RUCHU PUNKTU MATERIALNEGO PO OKRĘGU Definicja momentu pędu L=mrv=mr 2 ω L=Iω I= mr 2 p L r ω Moment
Bardziej szczegółowoRUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ
RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ Wykład 7 2012/2013, zima 1 MOMENT PĘDU I ENERGIA KINETYCZNA W RUCHU PUNKTU MATERIALNEGO PO OKRĘGU Definicja momentu pędu L=mrv=mr 2 ω L=Iω I= mr 2 p L r ω Moment
Bardziej szczegółowoKinematyka: opis ruchu
Kinematyka: opis ruchu Fizyka I (B+C) Wykład IV: Ruch jednostajnie przyspieszony Ruch harmoniczny Ruch po okręgu Klasyfikacja ruchów Ze względu na tor wybrane przypadki szczególne prostoliniowy, odbywajacy
Bardziej szczegółowoKINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury
KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury Funkcje wektorowe Jeśli wektor a jest określony dla parametru t (t należy do przedziału t (, t k )
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Wykład Nr 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO Prowadzący: dr Krzysztof Polko WSTĘP z r C C(x C,y C,z C ) r C -r B B(x B,y B,z B ) r C -r A r B r B -r A A(x A,y A,z A ) Ciało sztywne
Bardziej szczegółowoMECHANIKA OGÓLNA (II)
MECHNIK GÓLN (II) Semestr: II (Mechanika I), III (Mechanika II), rok akad. 2013/2014 Liczba godzin: sem. II *) - wykład 30 godz., ćwiczenia 30 godz. sem. III *) - wykład 30 godz., ćwiczenia 30 godz., ale
Bardziej szczegółowomechanika analityczna 1 nierelatywistyczna L.D.Landau, E.M.Lifszyc Krótki kurs fizyki teoretycznej
mechanika analityczna 1 nierelatywistyczna L.D.Landau, E.M.Lifszyc Krótki kurs fizyki teoretycznej ver-28.06.07 współrzędne uogólnione punkt materialny... wektor wodzący: prędkość: przyspieszenie: liczba
Bardziej szczegółowoMechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)
Kinematyka Mechanika ogólna Wykład nr 7 Elementy kinematyki Dział mechaniki zajmujący się matematycznym opisem układów mechanicznych oraz badaniem geometrycznych właściwości ich ruchu, bez wnikania w związek
Bardziej szczegółowoPrawa ruchu: dynamika
Prawa ruchu: dynamika Fizyka I (B+C) Wykład X: Równania ruchu Więzy Rozwiazywanie równań ruchu oscylator harminiczny, wahadło ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym spektroskop III zasada
Bardziej szczegółowo3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas
3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas oddziaływanie między ciałami, ani też rola, jaką to
Bardziej szczegółowoRówna Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym
Mechanika ogólna Wykład nr 14 Elementy kinematyki i dynamiki 1 Kinematyka Dział mechaniki zajmujący się matematycznym opisem układów mechanicznych oraz badaniem geometrycznych właściwości ich ruchu, bez
Bardziej szczegółowoWektor położenia. Zajęcia uzupełniające. Mgr Kamila Rudź, Podstawy Fizyki. http://kepler.am.gdynia.pl/~karudz
Kartezjański układ współrzędnych: Wersory osi: e x x i e y y j e z z k r - wektor o współrzędnych [ x 0, y 0, z 0 ] Wektor położenia: r t =[ x t, y t,z t ] każda współrzędna zmienia się w czasie. r t =
Bardziej szczegółowoFizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9
Fizyka 1 (mechanika) 1100-1AF14 Wykład 9 Jerzy Łusakowski 05.12.2016 Plan wykładu Żyroskopy, bąki, etc. Toczenie się koła Ruch w polu sił centralnych Żyroskopy, bąki, etc. Niezrównoważony żyroskop L m
Bardziej szczegółowoKinematyka robotów mobilnych
Kinematyka robotów mobilnych Maciej Patan Uniwersytet Zielonogórski Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Adaptacja slajdów do wykładu Autonomous mobile robots R. Siegwart (ETH Zurich Master Course:
Bardziej szczegółowoWstęp do równań różniczkowych
Wstęp do równań różniczkowych Wykład 1 Lech Sławik Instytut Matematyki PK Literatura 1. Arnold W.I., Równania różniczkowe zwyczajne, PWN, Warszawa, 1975. 2. Matwiejew N.M., Metody całkowania równań różniczkowych
Bardziej szczegółowoMechanika. Wykład 2. Paweł Staszel
Mechanika Wykład 2 Paweł Staszel 1 Przejście graniczne 0 2 Podstawowe twierdzenia o pochodnych: pochodna funkcji mnożonej przez skalar pochodna sumy funkcji pochodna funkcji złożonej pochodna iloczynu
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Wykład Nr 3 KINEMATYKA Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ Prowadzący: dr Krzysztof Polko Pojęcie Ruchu Płaskiego Rys.1 Ruchem płaskim ciała sztywnego nazywamy taki ruch, w którym wszystkie
Bardziej szczegółowoMechanika Analityczna
Mechanika Analityczna Wykład 1 - Organizacja wykładu (sprawy zaliczeniowe, tematyka). Więzy i ich klasyfikacja Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej
Bardziej szczegółowoMechanika Analityczna
Mechanika Analityczna Wykład 2 - Zasada prac przygotowanych i ogólne równanie dynamiki Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej 29 lutego 2016 Plan wykładu
Bardziej szczegółowoKinematyka: opis ruchu
Kinematyka: opis ruchu Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład III: Pojęcia podstawowe punkt materialny, układ odniesienia, układ współrzędnych tor, prędkość, przyspieszenie Ruch jednostajny Pojęcia podstawowe
Bardziej szczegółowoMECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej
MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej Daniel Lewandowski Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej http://kmim.wm.pwr.edu.pl/lewandowski/
Bardziej szczegółowoR o z d z i a ł 2 KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
R o z d z i a ł KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO Kinematyka zajmuje się opisem ruchu ciał bez uwzględniania ich masy i bez rozpatrywania przyczyn, które ten ruch spowodowały. Przez punkt materialny rozumiemy
Bardziej szczegółowoWykład 2 - zagadnienie dwóch ciał (od praw Keplera do prawa powszechnego ciążenia i z powrotem..)
Wykład 2 - zagadnienie dwóch ciał (od praw Keplera do prawa powszechnego ciążenia i z powrotem..) 24.02.2014 Prawa Keplera Na podstawie obserwacji zgromadzonych przez Tycho Brahe (głównie obserwacji Marsa)
Bardziej szczegółowoWstęp do równań różniczkowych
Wstęp do równań różniczkowych Wykład 1 Lech Sławik Instytut Matematyki PK Literatura 1. Arnold W.I., Równania różniczkowe zwyczajne, PWN, Warszawa, 1975. 2. Matwiejew N.M., Metody całkowania równań różniczkowych
Bardziej szczegółowoMiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki
MiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki 1. Dynamika układów punktów materialnych 2. Elementy mechaniki relatywistycznej 3. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu 4. Zasady optyki geometrycznej
Bardziej szczegółowoZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.
ZASADY DYNAMIKI Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał Dynamika klasyczna zbudowana jest na trzech zasadach podanych przez Newtona w 1687 roku I zasada dynamiki Istnieją
Bardziej szczegółowoMETODY OBLICZENIOWE. Projekt nr 3.4. Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03
METODY OBLICZENIOWE Projekt nr 3.4 Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03 Zadanie Nasze zadanie składało się z dwóch części: 1. Sformułowanie, przy użyciu metody Lagrange a II rodzaju, równania różniczkowego
Bardziej szczegółowoRachunek całkowy - całka oznaczona
SPIS TREŚCI. 2. CAŁKA OZNACZONA: a. Związek między całką oznaczoną a nieoznaczoną. b. Definicja całki oznaczonej. c. Własności całek oznaczonych. d. Zastosowanie całek oznaczonych. e. Zamiana zmiennej
Bardziej szczegółowo1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia
1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia Definicja 1 Funkcją dwóch zmiennych określoną na zbiorze A R 2 o wartościach w zbiorze R nazywamy przyporządkowanie każdemu punktowi ze zbioru A dokładnie jednej
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2. Praca, moc, energia. Wykład Nr 11. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Wykład Nr 11 Praca, moc, energia Prowadzący: dr Krzysztof Polko PRACA MECHANICZNA SIŁY STAŁEJ Pracą siły stałej na prostoliniowym przemieszczeniu w kierunku działania siły nazywamy iloczyn
Bardziej szczegółowoMetody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice
Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice Mariusz Przybycień Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza Wykład 9 M. Przybycień (WFiIS AGH) Metody Lagrange a i Hamiltona... Wykład
Bardziej szczegółowoPole magnetyczne magnesu w kształcie kuli
napisał Michał Wierzbicki Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli Rozważmy kulę o promieniu R, wykonaną z materiału ferromagnetycznego o stałej magnetyzacji M = const, skierowanej wzdłuż osi z. Gęstość
Bardziej szczegółowoII. Równania autonomiczne. 1. Podstawowe pojęcia.
II. Równania autonomiczne. 1. Podstawowe pojęcia. Definicja 1.1. Niech Q R n, n 1, będzie danym zbiorem i niech f : Q R n będzie daną funkcją określoną na Q. Równanie różniczkowe postaci (1.1) x = f(x),
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)
Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!) Agnieszka Obłąkowska-Mucha WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha Kinematyka ruchu
Bardziej szczegółowo- Wydział Fizyki Zestaw nr 2. Krzywe stożkowe
1 Algebra Liniowa z Geometria - Wydział Fizyki Zestaw nr 2 Krzywe stożkowe 1 Znaleźć współrze dne środka i promień okre gu x 2 8x + y 2 + 6y + 20 = 0 2 Znaleźć zbiór punktów płaszczyzny R 2, których odległość
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Wykład Nr 12 Zasady pracy i energii Prowadzący: dr Krzysztof Polko WEKTOR POLA SIŁ Wektor pola sił możemy zapisać w postaci: (1) Prawa strona jest gradientem funkcji Φ, czyli (2) POTENCJAŁ
Bardziej szczegółowoZagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych
Temat 7 Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych Rozważmy płaski obszar R 2 ograniczony krzywą. la równania Laplace a (Poissona) stawia się trzy podstawowe zagadnienia brzegowe. Zagadnienie irichleta
Bardziej szczegółowoElementy geometrii analitycznej w R 3
Rozdział 12 Elementy geometrii analitycznej w R 3 Elementy trójwymiarowej przestrzeni rzeczywistej R 3 = {(x,y,z) : x,y,z R} możemy interpretować co najmniej na trzy sposoby, tzn. jako: zbiór punktów (x,
Bardziej szczegółowoI. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.
I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji. Niech x 0 R i niech f będzie funkcją określoną przynajmniej na
Bardziej szczegółowobędzie momentem Twierdzenie Steinera
Wykład z fizyki, Piotr Posmykiewicz. Niech 90 oznacza moment bezwładności względem osi przechodzącej przez środek masy ciała o masie i niech będzie momentem bezwładności tego ciała względem osi równoległej
Bardziej szczegółowoPodstawy robotyki wykład V. Jakobian manipulatora. Osobliwości
Podstawy robotyki Wykład V Jakobian manipulatora i osobliwości Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska Metoda bezpośrednia uzyskania macierzy
Bardziej szczegółowodr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory;
Wykłady 8 i 9 Pojęcia przestrzeni wektorowej i macierzy Układy równań liniowych Elementy algebry macierzy dodawanie, odejmowanie, mnożenie macierzy; macierz odwrotna dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia
Bardziej szczegółowoMechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści
Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, 2010 Spis treści Część I. STATYKA 1. Prawa Newtona. Zasady statyki i reakcje więzów 11 1.1. Prawa Newtona 11 1.2. Jednostki masy i
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Prowadzący: dr Krzysztof Polko PLAN WYKŁADÓW 1. Podstawy kinematyki 2. Ruch postępowy i obrotowy bryły 3. Ruch płaski bryły 4. Ruch złożony i ruch względny 5. Ruch kulisty i ruch ogólny bryły
Bardziej szczegółowoPostulaty interpretacyjne mechaniki kwantowej Wykład 6
Postulaty interpretacyjne mechaniki kwantowej Wykład 6 Karol Kołodziej Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski, Katowice http://kk.us.edu.pl 19 września 2014 Karol Kołodziej Postulaty interpretacyjne mechaniki
Bardziej szczegółowoWydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni
Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni Tabele wzorów matematycznych i fizycznych oraz obszerniejsze listy zadań do kursu są dostępne
Bardziej szczegółowoDefinicje i przykłady
Rozdział 1 Definicje i przykłady 1.1 Definicja równania różniczkowego 1.1 DEFINICJA. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie F (t, x, ẋ, ẍ,..., x (n) ) = 0. (1.1) W równaniu tym t jest
Bardziej szczegółowoRÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 4
RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 4 Obszar określoności równania Jeżeli występująca w równaniu y' f ( x, y) funkcja f jest ciągła, to równanie posiada rozwiązanie. Jeżeli f jest nieokreślona w punkcie (x 0,
Bardziej szczegółowoIX. MECHANIKA (FIZYKA) KWANTOWA
IX. MECHANIKA (FIZYKA) KWANTOWA IX.1. OPERACJE OBSERWACJI. a) klasycznie nie ważna kolejność, w jakiej wykonujemy pomiary. AB = BA A pomiar wielkości A B pomiar wielkości B b) kwantowo wartość obserwacji
Bardziej szczegółowoOpis systemów dynamicznych w przestrzeni stanu. Wojciech Kurek , Gdańsk
Opis systemów dynamicznych Mieczysław Brdyś 27.09.2010, Gdańsk Rozważmy układ RC przedstawiony na rysunku poniżej: wejscie u(t) R C wyjście y(t)=vc(t) Niech u(t) = 2 + sin(t) dla t t 0 gdzie t 0 to chwila
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA I 1. Ruch drgający tłumiony i wymuszony Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html Siły oporu (tarcia)
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI BRYŁY METODĄ DRGAŃ SKRĘTNYCH
WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI BRYŁY METODĄ DRGAŃ SKRĘTNYCH I. Cel ćwiczenia: wyznaczenie momentu bezwładności bryły przez pomiar okresu drgań skrętnych, zastosowanie twierdzenia Steinera. II. Przyrządy:
Bardziej szczegółowoGeometria. Rozwiązania niektórych zadań z listy 2
Geometria. Rozwiązania niektórych zadań z listy 2 Inne rozwiązanie zadania 2. (Wyznaczyć równanie stycznej do elipsy x 2 a 2 + y2 b 2 = 1 w dowolnym jej punkcie (x 0, y 0 ). ) Przypuśćmy, że krzywa na
Bardziej szczegółowo22. CAŁKA KRZYWOLINIOWA SKIEROWANA
CAŁA RZYWOLINIOWA SIEROWANA Niech łuk o równaniach parametrycznych: x x(t), y y(t), a < t < b, będzie łukiem regularnym skierowanym, tzn łukiem w którym przyjęto punkt A(x(a), y(a)) za początek łuku, zaś
Bardziej szczegółowoBryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXI:
Bryła sztywna Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXI: Porównanie ruchu obrotowego z ruchem postępowym Ogólne wyrażenie na moment pędu Tensor momentu bezwładności Osie główne Równania Eulera Bak swobodny Porównanie
Bardziej szczegółowoJakobiany. Kinematykę we współrzędnych możemy potraktować jako operator przekształcający funkcje czasu
Wstęp do Robotyki c W. Szynkiewicz, 29 1 Jakobiany Kinematykę we współrzędnych możemy potraktować jako operator przekształcający funkcje czasu ( t )z(t)=k(x(t)) Ponieważ funkcje w powyższym równaniu są
Bardziej szczegółowo27. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE CZĄSTKOWE
27. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE CZĄSTKOWE 27.1. Wiadomości wstępne Równaniem różniczkowym cząstkowym nazywamy związek w którym występuje funkcja niewiadoma u dwóch lub większej liczby zmiennych niezależnych i
Bardziej szczegółowo2. Pręt skręcany o przekroju kołowym
2. Pręt skręcany o przekroju kołowym Przebieg wykładu : 1. Sformułowanie zagadnienia 2. Warunki równowagi kąt skręcenia 3. Warunek geometryczny kąt odkształcenia postaciowego 4. Związek fizyczny Prawo
Bardziej szczegółowoMECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych
MECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych Daniel Lewandowski Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej http://kmim.wm.pwr.edu.pl/lewandowski/ daniel.lewandowski@pwr.edu.pl
Bardziej szczegółowoEkoenergetyka Matematyka 1. Wykład 6.
Ekoenergetyka Matematyka. Wykład 6. RÓWNANIA PŁASZCZYZN Fakt (równanie normalne płaszczyzny) Równanie płaszczyzny przechodzącej przez punkt P0 ( x0, y0, z0) o wektorze wodzącym r [ x, y, z ] i prostopadłej
Bardziej szczegółowoWstęp. Ruch po okręgu w kartezjańskim układzie współrzędnych
Wstęp Ruch po okręgu jest najprostszym przypadkiem płaskich ruchów krzywoliniowych. W ogólnym przypadku ruch po okręgu opisujemy równaniami: gdzie: dowolna funkcja czasu. Ruch odbywa się po okręgu o środku
Bardziej szczegółowo- Wydział Fizyki Zestaw nr 2. Krzywe stożkowe
1 Algebra Liniowa z Geometria - Wydział Fizyki Zestaw nr 2 Krzywe stożkowe 1 Znaleźć współrze dne środka i promień okre gu x 2 8x + y 2 + 6y + 20 = 0 2 Znaleźć zbiór punktów płaszczyzny R 2, których odległość
Bardziej szczegółowoi = [ 0] j = [ 1] k = [ 0]
Ćwiczenia nr TEMATYKA: Układy współrzędnych: kartezjański, walcowy (cylindryczny), sferyczny (geograficzny), Przekształcenia: izometryczne, nieizometryczne. DEFINICJE: Wektor wodzący: wektorem r, ρ wodzącym
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd. Siły bezwładności
Zasady dynamiki Newtona Pęd i popęd Siły bezwładności Copyright by pleciuga@o2.pl Inercjalne układy odniesienia Układy inercjalne to takie układy odniesienia, względem których wszystkie ciała nie oddziałujące
Bardziej szczegółowoWykład 2. Kinematyka. Podstawowe wielkości opisujące ruch. W tekście tym przedstawię podstawowe pojecia niezbędne do opiosu ruchu:
Wykład 2. Kinematyka. Aby prześledzić tok tego wykładu MUSISZ rozumieć pojęcie wektora, jego składowych w układzie kartezjańskim oraz w trakcie wykładu zrozumieć intuicyjnie pojęcie pochodnej funkcji jednej
Bardziej szczegółowoPodstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 8, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek
Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej wykład 8, 09.03.0 wykład: pokazy: ćwiczenia: zesław Radzewicz Radosław hrapkiewicz, Filip Ozimek Ernest Grodner Wykład 7 - przypomnienie eikonał
Bardziej szczegółowoFizyka 11. Janusz Andrzejewski
Fizyka 11 Ruch okresowy Każdy ruch powtarzający się w regularnych odstępach czasu nazywa się ruchem okresowym lub drganiami. Drgania tłumione ruch stopniowo zanika, a na skutek tarcia energia mechaniczna
Bardziej szczegółowo13 Równanie struny drgającej. Równanie przewodnictwa ciepła.
Równanie struny drgającej. Równanie przewodnictwa ciepła 13 1 13 Równanie struny drgającej. Równanie przewodnictwa ciepła. 13.1 Równanie struny drgającej Równanie różniczkowe liniowe drugiego rzędu typu
Bardziej szczegółowoRównania różniczkowe wyższych rzędów
Równania różniczkowe wyższych rzędów Marcin Orchel Spis treści 1 Wstęp 1 1.1 Istnienie rozwiązań............................... 1 1. Rozwiązanie ogólne............................... 1.3 Obniżanie rzędu
Bardziej szczegółowoSiły zachowawcze i energia potencjalna. Katarzyna Sznajd-Weron Mechanika i termodynamika dla matematyki stosowanej 2017/18
Siły zachowawcze i energia potencjalna Katarzyna Sznajd-Weron Mechanika i termodynamika dla matematyki stosowanej 2017/18 Polecana literatura John R Taylor, Mechanika klasyczna, tom1 Wydawnictwo Naukowe
Bardziej szczegółowoWykaz oznaczeń Przedmowa... 9
Spis treści Wykaz oznaczeń... 6 Przedmowa... 9 1 WPROWADZENIE... 11 1.1 Mechanika newtonowska... 14 1.2 Mechanika lagranżowska... 19 1.3 Mechanika hamiltonowska... 20 2 WIĘZY I ICH KLASYFIKACJA... 23 2.1
Bardziej szczegółowoRÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA
Dr inż. Andrzej Polka Katedra Dynamiki Maszyn Politechnika Łódzka RÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA Streszczenie: W pracy opisano wzajemne położenie płaszczyzny parasola
Bardziej szczegółowoZestaw zadań 5: Sumy i sumy proste podprzestrzeni. Baza i wymiar. Rzędy macierzy. Struktura zbioru rozwiązań układu równań.
Zestaw zadań : Sumy i sumy proste podprzestrzeni Baza i wymiar Rzędy macierzy Struktura zbioru rozwiązań układu równań () Pokazać, że jeśli U = lin(α, α,, α k ), U = lin(β, β,, β l ), to U + U = lin(α,
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska
Wykład FIZYKA I 1. Ruch drgający tłumiony i wymuszony Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html DRGANIA HARMONICZNE
Bardziej szczegółowoWykład 14. Elementy algebry macierzy
Wykład 14 Elementy algebry macierzy dr Mariusz Grządziel 26 stycznia 2009 Układ równań z dwoma niewiadomymi Rozważmy układ równań z dwoma niewiadomymi: a 11 x + a 12 y = h 1 a 21 x + a 22 y = h 2 a 11,
Bardziej szczegółowoWykład 15. Matematyka 3, semestr zimowy 2011/ listopada 2011
Wykład 5 Matematyka 3, semestr zimowy / 9 listopada W trakcie tego i następnych kilku wykładów zajmować się będziemy analizą zespoloną, czyli różniczkowaniem i całkowaniem funkcji argumentu zespolonego
Bardziej szczegółowoIX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,
IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. Definicja 1.1. Niech D będzie podzbiorem przestrzeni R n, n 2. Odwzorowanie f : D R nazywamy
Bardziej szczegółowoElementy rachunku różniczkowego i całkowego
Elementy rachunku różniczkowego i całkowego W paragrafie tym podane zostaną elementarne wiadomości na temat rachunku różniczkowego i całkowego oraz przykłady jego zastosowania w fizyce. Małymi literami
Bardziej szczegółowoWykład z modelowania matematycznego. Przykłady modelowania w mechanice i elektrotechnice.
Wykład z modelowania matematycznego. Przykłady modelowania w mechanice i elektrotechnice. 1 Wahadło matematyczne. Wahadłem matematycznym nazywamy punkt materialny o masie m zawieszony na długiej, cienkiej
Bardziej szczegółowoPrzykład Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. D A
Przykład 1.4. Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. Rysunek przedstawia łuk trójprzegubowy, kołowy, ze ściągiem. Łuk obciążony jest obciążeniem stycznym do łuku, o stałej gęstości na jednostkę długości
Bardziej szczegółowoUkłady równań i nierówności liniowych
Układy równań i nierówności liniowych Wiesław Krakowiak 1 grudnia 2010 1 Układy równań liniowych DEFINICJA 11 Układem równań m liniowych o n niewiadomych X 1,, X n, nazywamy układ postaci: a 11 X 1 + +
Bardziej szczegółowoWykład 16. P 2 (x 2, y 2 ) P 1 (x 1, y 1 ) OX. Odległość tych punktów wyraża się wzorem: P 1 P 2 = (x 1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2
Wykład 16 Geometria analityczna Przegląd wiadomości z geometrii analitycznej na płaszczyźnie rtokartezjański układ współrzędnych powstaje przez ustalenie punktu początkowego zwanego początkiem układu współrzędnych
Bardziej szczegółowoFizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 5
Fizyka 1(mechanika) 1100-1AF14 Wykład 5 Jerzy Łusakowski 30.10.2017 Plan wykładu Ziemia jako układ nieinercjalny Fizyka 1(mechanika) 1100-1AF14 Wykład 5 Dwaj obserwatorzy- związek między mierzonymi współrzędnymi
Bardziej szczegółowoOpis ruchu obrotowego
Opis ruchu obrotowego Oprócz ruchu translacyjnego ciała obserwujemy w przyrodzie inną jego odmianę: ruch obrotowy Ruch obrotowy jest zawsze względem osi obrotu W ruchu obrotowym wszystkie punkty zakreślają
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych
MECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych Prowadzący: dr Krzysztof Polko Dynamiczne równania ruchu układu punktów materialnych Układem punktów materialnych nazwiemy zbiór punktów w sensie
Bardziej szczegółowoVII.1 Pojęcia podstawowe.
II.1 Pojęcia podstawowe. Jan Królikowski Fizyka IBC 1 Model matematyczny ciała sztywnego Zbiór punktów materialnych takich, że r r = const; i, j= 1,... N i j Ciało sztywne nie ulega odkształceniom w wyniku
Bardziej szczegółowoy(t) = y 0 + R sin t, t R. z(t) = h 2π t
SNM - Elementy analizy wektorowej - 1 Całki krzywoliniowe Definicja (funkcja wektorowa jednej zmiennej) Funkcją wektorową jednej zmiennej nazywamy odwzorowanie r : I R 3, gdzie I oznacza przedział na prostej,
Bardziej szczegółowoPrawa ruchu: dynamika
Prawa ruchu: dynamika Fizyka I (B+C) Wykład X: Dynamika ruchu po okręgu siła dośrodkowa Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym siły bezwładności Prawa ruchu w układzie obracajacym się siła odśrodkowa siła
Bardziej szczegółowoZagadnienie dwóch ciał
Zagadnienie dwóch ciał Rysunek : Rysunek ilustrujący zagadnienie dwóch ciał. Wektor R określa położenie środka masy, wektor x położenie masy m, a wektor x 2 położenie masy m 2. Położenie masy m 2 względem
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu
MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu Prowadzący: dr Krzysztof Polko Dynamiczne równania ruchu Druga zasada dynamiki zapisana w postaci: Jest dynamicznym wektorowym równaniem ruchu. Dynamiczne
Bardziej szczegółowoMECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko
MECHANIKA 2 Wykład Nr 12 Zasady pracy i energii Prowadzący: dr Krzysztof Polko WEKTOR POLA SIŁ Wektor pola sił możemy zapisać w postaci: (1) Prawa strona jest gradientem funkcji Φ, czyli (2) POTENCJAŁ
Bardziej szczegółowoWektory, układ współrzędnych
Wektory, układ współrzędnych Wielkości występujące w przyrodzie możemy podzielić na: Skalarne, to jest takie wielkości, które potrafimy opisać przy pomocy jednej liczby (skalara), np. masa, czy temperatura.
Bardziej szczegółowoBryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka
Bryła sztywna Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka Moment bezwładności Prawa ruchu Energia ruchu obrotowego Porównanie ruchu obrotowego z ruchem postępowym Przypomnienie Równowaga bryły
Bardziej szczegółowoFUNKCJA LINIOWA, RÓWNANIA I UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH
FUNKCJA LINIOWA, RÓWNANIA I UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH PROPORCJONALNOŚĆ PROSTA Proporcjonalnością prostą nazywamy zależność między dwoma wielkościami zmiennymi x i y, określoną wzorem: y = a x Gdzie a jest
Bardziej szczegółowoKinematyka: opis ruchu
Kinematyka: opis ruchu Pojęcia podstawowe Punkt materialny Ciało, którego rozmiary można w danym zagadnieniu zaniedbać. Zazwyczaj przyjmujemy, że punkt materialny powinien być dostatecznie mały. Nie jest
Bardziej szczegółowoRozdział 2. Krzywe stożkowe. 2.1 Elipsa. Krzywe stożkowe są zadane ogólnym równaniem kwadratowym na płaszczyźnie
Rozdział Krzywe stożkowe Krzywe stożkowe są zadane ogólnym równaniem kwadratowym na płaszczyźnie x + By + Cxy + Dx + Ey + F = 0. (.) W zależności od relacji pomiędzy współczynnikami otrzymujemy elipsę,
Bardziej szczegółowo