Share to: share facebook share twitter share wa share telegram print page

Гамільтонів принцип

Гамільтонів принцип
Названо на честь Вільям Ровен Гамільтон

При́нцип Га́мільтона — у механіці системи матеріальних точок означає таке:

Перехід з одного стану в інший за заданий інтервал часу відбувається для системи такого роду так, що перша варіація функціонала

дорівнює нулю: рух системи здійснюється функціями, які серед всіх допустимих рухів роблять згаданий вище інтеграл стаціонарним, тобто рівняння руху системи збігається з рівнянням Ойлера-Лаґранжа для функціонала . При цьому означає кінетичну, а  — потенційну енергії системи, а  — функцію Лагранжа. Інтерес тут фокусується в першу чергу на зверненні першої варіації функціонала у нуль, а не на питанні про екстремум. Завдання такого роду також називають варіаційними завданнями.

Принцип Гамільтона є одним із формулювань принципу найменшої дії.

Приклад

Нехай матеріальна точка рухається під впливом сили тяжіння (вільне падіння). При цьому для кінетичної і потенційної енергії мають місце формули:

( — маса,  — висота точки до часу )

Інтеграл для функції Лагранжа:

Згідно з принципом Гамільтона рівняння руху системи є рівняння Ейлера-Лаґранжа для функціонала :

,

тобто

таким чином


Це — рівняння руху для вільного падіння.

Відомий з механіки принцип Гамільтона можна перенести і на інші фізичні процеси, так що варіаційні принципи є загальним методом складання рівнянь у математичній фізиці.

Інші завдання

Разом із завданнями для функціоналів вигляду

існують також і інші постановки завдань.

Як необхідні умови екстремуму указуються тільки рівняння Ойлера-Лаґранжа. Існують і інші необхідні умови, аналогічні приведеним вище.

Значення

Варіаційне числення грає основоположну роль в складанні рівнянь механіки і теоретичної фізики. Більшість цих рівнянь можуть бути отримані на основі варіаційного принципу за допомогою поняття енергії.

Див. також

Література

  • Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. — М.: Наука, 1980. — 976 с., ил.
Kembali kehalaman sebelumnya