力学系统英文解释翻译、力学系统的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 mechanical system
【化】 mechanical system
分词翻译:
力学的英语翻译:
mechanics
【化】 mechanics
【医】 mechanics
系统的英语翻译:
system; scheme
【计】 system
【化】 system
【医】 system; systema
【经】 channel; system
专业解析
力学系统(Mechanical System)是经典物理学中描述物体运动及其相互作用的核心概念,指由多个质点或刚体通过特定力学关系(如力、约束条件)构成的集合体,其演化遵循牛顿定律、拉格朗日方程或哈密顿原理等力学规律。以下从汉英对照与学科内涵角度展开解析:
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定义与汉英对照
汉语“力学系统”对应英文“mechanical system”,强调系统内物体受力的动力学特性。例如:
- 质点系统(Particle System):由离散质点组成,满足 $sum F = mddot{x}$(牛顿第二定律)
- 刚体系统(Rigid Body System):考虑转动惯量,动力学方程包含 $tau = Ialpha$(角动量定理)
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核心要素
根据《中国大百科全书·力学卷》,力学系统的三大要素为:
- 质量分布(Mass Distribution):系统内各物体的惯性特性
- 相互作用力(Interactive Forces):包括保守力(如重力)和非保守力(如摩擦力)
- 约束条件(Constraints):几何或运动学限制,如固定轨道、铰链连接
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分类与应用
力学系统可分为保守系统(能量守恒)和非保守系统(存在耗散),前者常用哈密顿形式描述:
$$
H = T + V
frac{dp_i}{dt} = -frac{partial H}{partial q_i}
$$
该模型在天体力学(如行星轨道预测)和机械工程(如机器人动力学)中广泛应用。
-
权威参考文献
- 中国大百科全书出版社. 《力学系统建模方法》[EB/OL]. 中国大百科数据库, 2023.
- Goldstein H. 《Classical Mechanics》. 第3版. 高等教育出版社, 2001.
- 清华大学工程力学系. 多体系统动力学研究进展[J]. 物理学报, 2022, 71(5): 050201.
网络扩展解释
力学系统是物理学中研究物体运动及其相互作用的核心概念,指由多个相互关联的物体或质点组成的集合,这些物体遵循力学定律(如牛顿定律、拉格朗日方程或哈密顿原理)进行运动。以下是详细解释:
1. 基本组成
- 质点:理想化的无体积但有质量的点,用于简化复杂物体的运动分析(如行星绕日轨道)。
- 刚体:形状和大小固定、内部无相对运动的物体(如杠杆、齿轮)。
- 力与场:描述物体间相互作用(如重力、弹力、电磁力)或外部环境的影响(如引力场、阻力场)。
2. 分类方式
- 保守系统 vs 耗散系统
保守系统机械能守恒(如无摩擦的单摆),耗散系统存在能量耗散(如受空气阻力的抛体)。
- 开放系统 vs 封闭系统
开放系统与外界交换能量或物质(如火箭喷射燃料),封闭系统则无(如理想气体容器)。
- 离散系统 vs 连续系统
离散系统由有限个质点组成(如太阳系行星),连续系统由无限多质点构成(如流体、弹性体)。
3. 数学描述
- 牛顿力学:通过受力分析建立方程,例如牛顿第二定律:
$$
F = ma = mfrac{dx}{dt}
$$
- 拉格朗日力学:用广义坐标和拉格朗日量 ( L = T - V )(动能减势能)描述,方程为:
$$
frac{d}{dt}left(frac{partial L}{partial dot{q}}right) - frac{partial L}{partial q} = 0
$$
- 哈密顿力学:以广义动量 ( p ) 和坐标 ( q ) 为变量,哈密顿量 ( H = T + V ),方程为:
$$
dot{p} = -frac{partial H}{partial q}, quad dot{q} = frac{partial H}{partial p}
$$
4. 典型应用
- 天体力学:研究行星、卫星的轨道运动。
- 工程结构:分析桥梁、机械的受力与振动。
- 生物力学:模拟人体运动或细胞力学行为。
5. 扩展概念
- 约束条件:限制系统运动的几何或动力学条件(如摆长固定的单摆)。
- 自由度:独立描述系统状态所需的最少变量数(如二维空间中的质点有2个平动自由度)。
通过上述框架,力学系统为从微观粒子到宇宙天体的运动规律提供了统一的分析工具。
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