
【化】 kinetic equation; rate equation
动力学方程的汉英词典释义与学术解析
动力学方程(Dynamics Equation) 是描述物理系统在力作用下运动状态变化的数学模型。其核心为建立系统变量(如位移、速度、加速度)与受力关系的微分方程,体现牛顿力学中“力-运动”的因果关系。例如经典牛顿第二定律的动力学方程表达为:
$$
vec{F} = m frac{dvec{r}}{dt}
$$
其中 (vec{F}) 为合力,(m) 为质量,(vec{r}) 为位置矢量。
英文术语"Dynamics Equation" 或"Kinetic Equation" 强调两类应用场景:
$$
frac{d}{dt} left( frac{partial L}{partial dot{q}_i} right) - frac{partial L}{partial q_i} = 0
$$
根据系统复杂度可分为:
权威文献索引:
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动力学方程是描述物理系统随时间演化规律的数学模型,其核心是揭示系统状态变量与外部作用力或能量之间的关系。以下是不同领域中动力学方程的主要类型及其特点:
牛顿第二定律(经典力学) 形式:$vec{F} = mvec{a}$ 描述宏观物体运动,适用于惯性参考系。$vec{F}$代表合力,$m$为质量,$vec{a}$是加速度。例如计算抛体运动轨迹或行星轨道。
拉格朗日方程(分析力学) 形式:$$frac{d}{dt}left(frac{partial L}{partial dot{q}}right) - frac{partial L}{partial q} = 0$$ 采用广义坐标$q$和拉格朗日量$L=T-V$(动能减势能),特别适合处理约束系统,如多连杆机械臂的运动分析。
哈密顿方程(能量视角) 形式: $$dot{p} = -frac{partial H}{partial q}$$ $$dot{q} = frac{partial H}{partial p}$$ 通过广义动量$p$和坐标$q$构建哈密顿量$H$,在统计力学和量子力学中有重要应用,如相空间中的粒子系统描述。
薛定谔方程(量子力学) 形式:$$ihbarfrac{partial}{partial t}psi = hat{H}psi$$ 描述波函数$psi$的演化,$hat{H}$为哈密顿算符。这是理解原子结构和量子态演化的基础,如电子轨道跃迁计算。
纳维-斯托克斯方程(流体力学) 形式:$$rholeft(frac{partial vec{v}}{partial t} + vec{v} cdot abla vec{v}right) = - abla p + mu ablavec{v} + vec{f}$$ 包含速度场$vec{v}$、压力$p$和粘度$mu$,用于模拟大气流动或飞机机翼的气动特性。
这些方程的共同特征是微分方程形式,通过初始条件和边界约束确定系统演化轨迹。工程应用时需注意适用条件:牛顿方程仅适用于低速宏观物体,相对论体系需改用四维张量形式;量子方程在微观尺度显现效应;流体方程需要考虑湍流等非线性效应。
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