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达朗贝尔原理

 贤人好客 2010-06-23

  达朗贝尔原理

  d'Alembert principle
  作用于一个物体的外力与动力的反作用之和等于零。即
  F+(-Ma)+N=0 (1)
  其中M,a为物体质量和加速度,F为物体受到的直接外力,N为物体受到的约束反作用力(也是外力)。在没有约束时,相应的N=0,(1)式成为
  F-Ma=0 (2)
  与牛顿的运动第二定律一致,只是进行了移项。但这是概念上的变化,有下列重要意义:
  ①用(2)式表达的是平衡关系,可以把动力学问题转化为静力学问题来处理。
  ②在有约束情况下,用(1)式非常有利;它与虚功原理结合后,可列出动力学的普遍方程。
  ③用于刚体的平面运动时,可利用平面静力学方法,使问题简化。
  实际上,达朗贝尔原理还为不久后创立的分析力学打下了基础。
  研究有约束的质点系动力学问题的一个原理。由J.le R.达朗贝尔于1743年提出而得名。对于质点系内任一个质点,此原理的表达式为F+N-ma=0,式中F为作用于质量为m的某一质点上的主动力,N为质点系作用于质点的约束力,a为该质点的加速度。从形式上看 , 上式与从牛顿运动方程F+N=ma中把ma移项所得结果相同。于是,后人把-ma 看作惯性力而把达朗贝尔原理表述为:在质点受力运动的任何时刻,作用于质点的主动力、约束力和惯性力互相平衡。利用达朗贝尔原理,可将质点系动力学问题化为静力学问题来解决,这种动静法的观点对力学的发展产生了积极的影响。
  单粒子简化版本

  简化一点说,对于质点系内任一个质点,此原理的表达式为 F+N-ma=0 ,式中F为作用于质量为m的某一质点上的主动力,N为质点系作用于质点的约束力,a为该质点的加速度。从形式上看 , 上式与从牛 顿运动方

F+N=ma中把ma移项所得结果相同。于是,后人把-ma 看作惯性力而把达朗贝尔原理表述为:在质点受力运动的任何时刻,作用于质点的主动力、约束力和惯性力互相平衡。利用达朗贝尔原理,可将质点系动力学问题化为静力学问题来解决,这种动静法的观点对力学的发展产生了积极的影响 。
  达朗贝尔,J.L.R.(D‘Alembert Jean Le Rond) 1717年11月17日生于法国巴黎;1783年10月29日卒于巴黎。物理学、数学。
  达朗贝尔是多产科学家,他对力学、数学和天文学的大量课题进行了研究;论文和专著很多,还有大量学术通信。仅1805年和1821年在巴黎出版的达朗贝尔《文集》(Oeuvres)就有23卷。
  达朗贝尔作为数学家,同18世纪其他数学家一样,认为求解物理(主要是力学,包括天体力学)问题是数学的目标。正如他在《百科全书》序言中所说:科学处于从17世纪的数学时代到18世纪的力学时代的转变,力学应该是数学家的主要兴趣。他对力学的发展作出了重大贡献,也是数学分析中一些重要分支的开拓者。

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