可遺坐標

可遺坐標

可遺坐標,又稱循環坐標,是在拉格朗日函式L中不出現或在哈密頓函式H中不出現的廣義坐標。

可遺坐標

正文

又稱循環坐標,是在拉格朗日函式L中不出現或在哈密頓函式 H中不出現的廣義坐標。例如在有心力作用下的質點運動,用球坐標(r,嗞,θ)表達的拉格朗日函式為:

式中T為質點的動能;V為勢函式;m為質點的質量;f(r)為有心力。上式中不出現廣義坐標嗞,因而嗞是這個系統的一個可遺坐標。如果一系統有某個可遺坐標qi,則有:

此時由系統的拉格朗日方程得到:

可遺坐標

因此,該系統有經典的守恆律:與可遺坐標qi相應的廣義動量守恆,即

這是系統拉格朗日方程的一個第一積分,稱為循環積分。1876年E.J.勞思套用循環積分,研究出將拉格朗日方程降階的方法。N個自由度的完整系統,如果有s個可遺坐標,則原2N 階的微分方程可降低為2(N-s)階,而仍保持拉格朗日的形式。
對於哈密頓正則系統,如果qi是可遺坐標,根據正則方程,得到與qi對應的廣義動量pi為常數。利用正則變換可把哈密頓系統儘可能多的廣義坐標變換成可遺坐標。對於這樣的坐標,哈密頓-雅可比方程的全積分的形式比較簡單,其中包含著可遺坐標的一次式。如果選擇正則變換,使變換後的哈密頓函式恆等於零,則變換後的全部廣義坐標都是可遺坐標,此時系統極易求解。按這種考慮所得到的方法就是哈密頓-雅可比方法。
參考書目
 E. T. Whittaker, A Treatise on the Analytical Dynamicsof Particles and Rigid Bodies, 4th ed., Cambridge Univ.Press,Cambridge,1952.
 W.M.Smart, Celestial Mechanics, John Wiley & Sons,Glasgow,1953.

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