① 作用量是什么
在物理学里,作用量是一个很特别,很抽象的物理量.它表示着一个动力物理系统内在的演化趋向.虽然与微分方程方法大不相同,我们也可以用作用量来分析物理系统的运动,所得到的答案是相同的.我们只需要设定系统在两个点的状态,初始状态与最终状态.然后,经过求解作用量的极值,我们可以得到系统在两个点之间每个点的状态.
微分方程时常被用来表述物理定律.微分方程指定出,随着极小的时间、位置、或其他变量的变化,一个物理变量如何改变.总合这些极小的改变,再加上这物理变量在某些点的已知数值或已知导数值,就能求得物理变量在任何点的数值. 作用量方法是一种全然不同的方法.它能够描述物理系统的运动,而且只需要设定物理变量在两点的数值,称为初始值与最终值.经过作用量极值的演算,我们可以得到,此变量在这两点之间任何点的数值.而且,作用量方法与微分方程方法所得到的答案完全相同. 哈密顿原理阐明了这两种方法在物理学价位的等价:描述物理系统运动的微分方程,也可以用一个等价的积分方程来描述.无论是关于经典力学中的一个单独粒子、关于经典场像电磁场或引力场,这描述都是正确的.更加地,哈密顿原理已经延伸至量子力学与量子场论了. 用变分法数学语言来描述,求解一个物理系统作用量的极值(通常是最小值),可以得到这系统随时间的演化(就是说,系统怎样从一个状态演化到另外一个状态).更广义地,系统的正确演化对于任何微扰必须是稳定的.这要求导致出描述正确演化的微分方程.
② 电路中常用的四个主要的物理量分别是
1、电流,电荷有规则的定向运动形成电流,电流强度是在电场的作用下单位时间内通过某一导体截面的电量;
2、电压,电场中任意两点的电位差,在数值上等于电场力把单位正电荷从某点移到另一点所做的功;
3、电位,电位在物理学中称为电势,是表示电场中某点的性质的物理量,表明正电荷位于该点时,所具有电位能的大小;
4、电动势,电动势表示电源的性质的物理量,电动势在数值上等于非电场力把单位正电荷从电源的低电位端经电源内部移到高电位端所做的功。
电路的基本物理量有:(1)电流:电荷有规则的定向运动形成电流.电流强度是在电场的作用下单位时间内通过某一导体截面的电量.(2)电压:电场中任意两点的电位差,就是在两点之间的电压.在数值上等于电场力把单位正电荷从某点移到另一点所做的功.
(3)电位:电位在物理学中称为电势,是表示电场中某点的性质的物理量,表明正电荷位于该点时,所具有电位能的大小.(4)电动势:电动势表示电源的性质的物理量.电动势在数值上等于非电场力(局外力)把单位正电荷从电源的低电位端经电源内部移到高电位端所做的功.
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作为研究光线的反射和折射的结果,费尔马曾得出这样的结论:“自然界总是通过最短的途径发生作用的。”此后,莫培督在其1744年的一片着名论文中宣布了一个原理,他称之为“最小作用量原理。”他用这样几句话说明了这个原理:“自然界总是通过最简单的方法产生起作用的。如果一个物体必须没有任何阻碍地从这一点到另一点——自然界就利用最短的途径和最快的速度来引导它。”(原先也一直不能并存的自然界各种规律现在就一致起来了。《科学院的报告》,1744年4月15日,第421页)简单地说这意味着任何不受 费尔马
影响的动力学系统在发生变化时,其变化方式总是使有关的作用量为最小。在对物理实在(现象)的观察中,科学家们相信,对于不同的观察者物理实在可以不同,但其物理实在的结构(规律)必定是相同的。物理学中描述物理实在结构的方法之一就是作用量方法。这种方法从功能角度去考察和比较客体一切可能的运动(经历),认为客体的实际运动(经历)可以由作用量求极值得出,是其中作用量最小的那个。这个原理称为最小作用量原理。 动力学中的一个变分原理。由保守系统的动力方程可以导出这个原理,也可自这原理导出动力方程。这原理可表述为:对于定常保守系统,作用量Tdt的积分的全变分为零。即 (1) 式中T为动能;t为时间;Δ为全变分记号。Δ与变分记号δ不同之处是:δt=0,而Δt厵0。将Δ与δ施于同一变量时,有关系式: Δqi=δqi+妜iΔt。 因此Δ和δ两符号有关系式: 。 最小作用量原理还可详述为:对于定常保守系统,在广义坐标qi和时间t的联合空间(q1,q2,…,qN;t)里,对于机械能E保持不变(即δE=0)的各条路径中,如果路径的端点(包括始点和终点)的全变分为零,则积分对于真实运动的路径和邻近的旁路比较,真实路径的积分是驻值。在一般实际情况中,式(1)确定的积分为极小值,最小作用量原理即由此得名。 对于一个质点,,因此式(1)成为 上式是1744年由马保梯最先提出的一个最小作用量原理。他研究这个问题的目的是想配合光学中的费马原则,说明光是一种高速运动着的微粒。L.-V.德布罗意和E.薛定谔等所创立的波动力学(现在都称它为量子力学)也受到力学中的最小作用量原理和光学中的费马原理的许多类似之处的启发。后来L.欧拉证明这原理对于一个质点在有心力场中的运动也是成立的。 J.-L.拉格朗日把这原理推广到N个自由度的保守系统并给予严格证明,所以这原理称为马保梯-拉格朗日最小作用量原理。
编辑本段数学描述
principle of least action 机械能守恒系统[1]在位形空间真实轨道上运动时所遵循的一个基本原理。二倍动能T对时间dt的积分 称为拉格朗日作用量 2Tdt。 在N 维位形空间(q1,q2,…,qN)中, 表示点沿着具有相同机械能的端点的真实路径上的作用量和沿邻近的可能路径上的作用量比较, 沿真实路径的作用量取驻值(包括极值)。考虑在N 维q空间自始点A(q10,q20,…,qN0)出发的两条运动的真实路径,这两条路径是相邻的,只是出发的方向略有不同。这两条路径除 A外可能还有其他交点,若B是靠近A的第一个交点(见图)。当两条路径的出发方向趋于一致时,B的极限点称为动焦点。当代表点的路径长超过 时,作用量积分既非极小也非极大。长度不超过始点和第一个动焦点之间的路径长时,真实路径的作用量是极小值。 拉格朗日作用量S= 2Tdt同哈密顿作用量w= Ldt(见哈密顿原理)的关系式为 w=S-H(t2-t1), H为哈密顿函数。在空间运动的质点的作用量为 S= 2Tdt= мv2dt= мvds。 于是质点运动的最小作用量原理可用变分表示为 δ vds=0。 上式是 莫培督在1744年提出来的最小作用量原理的表示式。他是受到17世纪时期所建立的费 德布罗意
马原理启发,用微粒说来解释光在空间的行进规律。L.欧拉认为这个原理很有价值,在1744年用力学方法证明它在辏力场中成立。对质点系的最小作用量原理的证明是J.L.拉格朗日在1760年得出的。在物理学上,微粒和波动的对偶关系是L.V.德布罗意在1923年提出物质波后,再经过C.J.戴维孙和L.H.革末于1927~1928年的实验所证实,才得到公认的。德布罗意就是在费马原理和最小作用量原理的启发下发展了物质波理论。
编辑本段近代发展
莫佩尔蒂于1744年发表了最小作用量原理。这原理阐明,对于所有的自然现象,作用量趋向于最小值。他定义作用量为物体的质量,移动距离,与移动速度的乘积。 1741年,莫佩尔蒂在巴黎科学院发表了一篇论文,"Loi repos des corps" ,(静止物体定律)。他表明,在一个系统里,所有呈静止状态的物体,假若有任何变化,产生的运动,趋向于作用量的最小改变。 在另一篇于1744年,在巴黎科学院发表的论文中,他提出了 "Accord de plusieurs lois naturelles qui avaient paru jusqu'ici incompatibles" (几种以前互不相容的自然定律的合一论):光折射的路径,从一种介质到另一种介质,是作用量的最小值。 1746年,莫佩尔蒂更进一步地在伯林科学院发表了论文,"Loix mouvement et repos" (运动与静止定律)。他表明,质点的运动也趋向于最小作用量。为了便于分析,物体的全部质量可以被视为集中于一点,称这一点为质点。在十八世纪前期,关于质点经碰撞后的可能发生状况,有很大的争论。笛卡儿派与牛顿派物理学家认为,在碰撞下,几个质点的总动量与相对速度是恒定的。莱布尼茨派则认为活力 (vis viva) 也 莫佩尔蒂
是恒定的。由于两个原因,这论点是笛卡儿派与牛顿派无法接受的: 1. 活力恒定不能应用于硬物体(不能压缩的物体)。 2. 活力的数学定义是质量与速度平方的乘积。为什么速度在活力这数量里出现两次? 莱布尼茨派辩明,理由很简单,任何物质对于运动都有一种自然的趋向。在静止状态,物体里含有一个内在的速度。当物体开始移动时,对应于实际的运动,又产生了第二个速度项目。 笛卡儿派与牛顿派则认为这辩理简直是胡言。对于中古学者,运动的内在趋向这句话,具有一种奥秘的性质;这中古学者的偏爱,必须毫无反顾地抗拒。今天,硬物体的概念已被完全地否定了。至于质量与速度平方的乘积,这数量则是动能的两倍。现代力学给予了活力一个很重要的角色。 对于莫佩尔蒂而言,硬物体的概念是很重要的。他提出的最小作用量原理有一个很特别的优点:这原理可以应用于硬物体与弹性物体。又可以应用于静止状态的物体与光,似乎,这原理可以广泛的应用于宇宙的每一个角落。 莫佩尔蒂又从宇宙论的观点来论述:最小作用量好像一个经济原理;在经济学里,大概就是精省资源的意思。这论述的瑕疵是,并没有任何理由,能够解释,为什么作用量趋向最小值,而不是最大值。事实上,莱布尼茨证明过,在大自然现象中,这物理量有可能趋向最小值,也有同样的可能趋向最大值。假若,我们解释最小作用量为大自然的精省资源,那么,我们又怎么解释最大作用量呢?在量子力学的发展中,作用量的不连续性不以其最初的假定方式保持下来。这种不连续性使解释量子力学的数量关系成为可能,但却没有去找这种解释。这样,不连续性就以终极概念的身份出现了。作用量不连续在日后推广为相对论的量子论中可以得到因果性的解释。看来这种推广的尝试对作用量概念本身带来某些新的认识,就像时空网格数的概念那样,用普朗克常数去除作用量的表象没有被排除,嬗变过程就在此网格中发生,在宏观的近似中网格可以作为自身同一的基本粒子的世界线而加以研究。此时世界线的概率就同爱丁顿所说的那种数量关系的作用量联系在一起,于是最小作用量原理就成为最大概率原理。 1819年,高斯在题为《论新的力学普遍原理》一书中,提出了作为更为普遍原理的结论,无摩擦的约束系统在任意力作用下将这样运动:来自约束的对系统的拘束和施加于约束上的压力均取极小值。高斯用以下方式阐述了他的最小拘束原理。“倘若质点是自由的,那么对以任何方式联系起来的,受任意影响的质点系来说,它在每一时刻的运动都要完全或只是有可能完全依照这些质点本来就有的方式进行活动,也就是说运动要以尽可能小的拘束进行。如果在无限小的瞬间,对每一质点的质量和该质点现在的位置的偏离量的平方之积取和,这个和则可作为对拘束的量度高斯观念的发展是1892——1893年赫兹提出的最直路径原理。这个原理同时延续了雅考毕的思路,即对全部变分原理和动力学加以几何化。这一问题在众所周知,赫兹不用力的概念而要建立起力学的尝试中得到阐明。这个尝试是在《力学原理》这本书上讲的(1892)。[ 罗素的某些看法。根据质量和能量的相对论的数量关系,罗素推出把质量和时间之积当成作用量的可能性。但是,引力质量还有与其相等的惯性质量可以由距离代表,这时作用量就是长度和时间的乘积了。用这种观点来看待普朗克常量,罗素说:要是把作用量取作物理学的基本概念,我们或许能建立起来全是原子论的,极适于检验的物理学。罗素接着指出:相对论中时间空间间隔的不变性和作用量的意义(即在微观世界中的作用量)之间的联系是意味深长的。与上述类似的一些设想并不能引起物理知识的实际的进展,不过却很值得提出来,因为此后推广量子力学时要用作用量来表征近代物理的特征和风格。
编辑本段在相对论以及现代量子力学中的应用
相对论运用时空事件的四维世界把最小作用量原理解释为能够从可能的世界线中挑选出实际的世界线的原理。在这种情况下相对论并没有给最小作用原理添加进新的物理内容。这种物理内容可以为量子物理所引入。只有作出某种把相对论和微观世界联系在一起的解释的情况下,根据更为一般的设想,相对论或许有“推出”最小作用原理的可能。在建立广义相对论时爱因斯坦用过最小作用原理。此时作用量的概念得到某些新的解释。如所周知,在决定空间和时间的曲率时借助于四个恒等式,并且力求排除表征空间时间特性但不表征曲率的多余的参量。这些恒等式按其物理意义而言表示不同坐标系中空间和时间曲率的同一性,曲率张量取决于能量冲量张量。在研究此问题时,爱因斯坦指出,上述四个恒等式有物理意义,也就是具有守恒定律的意义,并且表示了空间时间的特性。然而,现在当我们谈能量冲量张量时,空间的首要特性,即其均匀性对应于冲量分量守恒;而时间的均匀性对应于能量守恒。这样,守恒定律就对应于曲率张量之间恒等的 爱丁顿旧引力论
数量关系,作为与这种或那种坐标表示无关的物理特性的曲率对应于作用量。爱丁顿提出在广义相对论中对作用量这一概念意义的极为精细、深刻的说法。他指出:对时空连续统而言,作用量扮演着类似于能量在空间关系上所扮演的角色。在四维世界里,作用量是曲率的量度,即决定质点运动的四维连续统的基本特性的量度。我们顺便指出:在叙述魏尔的统一场论时爱丁顿曾顺带提到对作用量的一种很有益的解释。爱丁顿说,可能作用量就是概率的函数,然而当把一些概率连乘,则作用量就相加,从而作用量可以认为是概率的对数。由于概率的对数是负数,所以作用量就要看成是概率的对数再加上负号,此时最小作用原理则表示实际实现的运动的最大概率。 在现代量子力学中最小作用量原理起着重要作用。不但如此,对于作用量概念的思考也激起对现存理论进行总结的尝试。表征微观世界之基本量,即作用量子和引入到宏观力学的基本数量关系中的量,即由能量按时间积分,这两个量的量纲一致,促使近代理论家在一系列设想上尽管没有引出什么具体的物理理论,但是却引出一些看来是很有前途的物理理论。
④ 物理学中的作用量是什么意思
在物理学里,作用量是一个很特别,很抽象的物理量。它表示着一个动力物理系统内在的演化趋向。虽然与微分方程方法大不相同,我们也可以用作用量来分析物理系统的运动,所得到的答案是相同的。我们只需要设定系统在两个点的状态,初始状态与最终状态。然后,经过求解作用量的极值,我们可以得到系统在两个点之间每个点的状态.
历史
费马于1662年发表了费马原理。这原理阐明:光传播的正确路径,所需的时间必定是极值。这原理在物理学界造成了很大的震撼。不同于牛顿运动定律的机械性,现今,一个物理系统的运动拥有了展望与目标。
莱布尼茨不同意费马的理论。他认为光应该选择最容易传播的路径。他于1682年发表了他的理论:光传播的正确路径应该是阻碍最小的路径;更精确地说,阻碍与径长的乘积是最小值的路径。这理论有一个难题,如果要符合实验的结果,玻璃的阻碍必须小于空气的阻碍;但是,玻璃的密度大于空气,应该玻璃的阻碍会大于空气的阻碍。莱布尼茨为此提供了一个令人百思的辩解。较大的阻碍使得光较不容易扩散;因此,光被约束在一个很窄的路径内。假若,河道变窄,水的流速会增加;同样地,光的路径变窄,所以光的速度变快了。
1744年,皮埃尔·路易·莫佩尔蒂在一篇论文《The agreement between the different laws of Nature that had, until now, seemed incompatiable》中,发表了最小作用量原理:光选择的传播路径,作用量最小。他定义作用量为移动速度与移动距离的乘积。用这原理,他证明了费马原理:光传播的正确路径,所需的时间是极值;他也计算出光在反射与同介质传播时的正确路径。1747年,莫佩尔蒂在另一篇论文《On the laws of motion and of rest》中,应用这原理于碰撞,正确地分析了弹性碰撞与非弹性碰撞;这两种碰撞不再需要用不同的理论来解释。
莱昂哈德·欧拉在同年发表了一篇论文《Method for finding curve shaving a minimal or maximal property or solutions to isoperimetric problems in the broadest accepted sense》;其中,他表明物体的运动遵守某种物理量极值定律,而这物理量是作用量。应用这理论,欧拉成功的计算出,当粒子受到有心力作用时,正确的抛射体运动。
在此以后,许多物理学家,包括拉格朗日、哈密顿、理乍得·费曼、等等,对于作用量都有很不同的见解。这些见解对于物理学的发展贡献甚多。
概念
微分方程时常被用来表述物理定律。微分方程指定出,随着极小的时间、位置、或其他变量的变化,一个物理变量如何改变。总合这些极小的改变,再加上这物理变量在某些点的已知数值或已知导数值,就能求得物理变量在任何点的数值。
作用量方法是一种全然不同的方法.它能够描述物理系统的运动,而且只需要设定物理变量在两点的数值,称为初始值与最终值。经过作用量极值的演算,我们可以得到,此变量在这两点之间任何点的数值。而且,作用量方法与微分方程方法所得到的答案完全相同。
哈密顿原理阐明了这两种方法在物理学价位的等价:描述物理系统运动的微分方程,也可以用一个等价的积分方程来描述。无论是关于经典力学中的一个单独粒子、关于经典场像电磁场或引力场,这描述都是正确的。更加地,哈密顿原理已经延伸至量子力学与量子场论了。
用变分法数学语言来描述,求解一个物理系统作用量的极值(通常是最小值),可以得到这系统随时间的演化(就是说,系统怎样从一个状态演化到另外一个状态)。更广义地,系统的正确演化对于任何微扰必须是稳定的。这要求导致出描述正确演化的微分方程。
量纲为能量与时间乘积的物理量。动能T与时间微元dt的乘积Tdt是作用量。广义动量与广义坐标微元的乘积对系统的总和也是作用量。在原子物理学中,普朗克常数h的量纲是作用量的量纲。力学中有两个关于作用量的原理,它们是最小作用量原理和哈密顿原理.
⑤ 压力的作用效果在物理学中用什么物理量表示
压强
压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量。在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(这是为了纪念法国科学家帕斯卡Blaise
pascal而命名的),即牛顿/平方米。压强的常用单位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母“p”表示。
⑥ 什么是物理学中的“最小作用量原理”
在力学中类似于费马原理的原理到十八世纪才为人所知晓。但是最早提出这个原理差不多和费马同时,1669年莱布尼茨在意大利旅行时写了一篇研究动力学基本问题的论文。这篇论文过了廿年之后才发表[2]。在此论文中引入了作用量(《actio formalis》)这一概念,即质量速度和路径长度的乘积。而路径长度等于速度和时间之积,因此作用量同样确定为质量,速度平方和时间的乘积,即活力乘上时间。在一封信中(但其真实性曾遭到怀疑)莱布尼茨写道,当物体运动时,作用量通常取极大或极小值。[3]
过了若干年到,1744年莫培督提出了把最小作用量作为运动和平衡的普遍规律的主张。当他写到“作用量”时是把一专门术语理解为质量,速度和物体所通过的路径的积。物体将以使其作用量为最小的方式运动;当物体的微小运动是以最小作用量为特征时物体就达到平衡状态。就十八世纪的情况来说莫培督的着作挑起了前所未有的激烈的争论。靠牛顿力学支持的、单一的、因果联系的观念此时已经被纳入反对神学教义的思想斗争的武库之中。而在力学里面,根据目的论的原则,或是至少根据被赋予目的论式原则推出力学规律的观念也表现出来了。莫培督不但赋予最小作用量原理以目的论的形式,而且还有目的论的色彩。他主张,如此合乎目的组建起来的整个自然界可以用证实了“造物主的存在和智慧”这一目的唯一原则来解释。达朗贝尔在《网络全书》中用一系列论文回答了莫培督,而伏尔泰则是用机敏的,辛辣的抨击短文回答了他。许多人都卷入到这一争论之中。追随网络全书派的思想家们嘲笑莫培督的目的的概念。欧拉总的说来是不愿意在科学问题的论文中引入宗教动机,但是这时作为一个反对自由思想的宗教卫士,在这场思想战线的斗争中,确实是以某种修正意见参加到莫培督这一方。但是,在莫培督的着作中还有不久后欧拉发表的最小作用量定律所表现出来的更深刻更完善的研究工作中的真正思想很快就撑破了本来为宗教辩护的目的论的外壳。
由于所受神学教育的原因,本来在一定程度上支持莫培督的欧拉在那时却为消除最小作用量原理的神学色彩而作了许多工作,这也就是欧拉对最小作用原理所进行的研究是同建立变分计算联系在一起的。
在1696年,由约翰·伯努利提出并解决的最速落径问题对于变分计算的形成过程有着特别重要的意义。在点M1和M2之间可能有无数条曲线通过。在这些曲线中有一条曲线具有以下性质:一个质点在其重力作用下从M1到M2沿着这条曲线运动时可以比沿着另外的任何一条曲线都更快地达到终点。通过M1和M2的每一条曲线都对应着连续的和连续可微的函数y=f(x)。质点在重力作用下从M1运动到M2的时间将等于某个积分T。这就需要从一切可能的函数f(x)中选择出那样一种使得积分T取最小值的函数。
在解决最速落径问题的时候,伯努利同时还指明了解决类似问题的一般方法,其中有一个就是所谓等同问题。这个问题要求找到某一种封闭曲线,一方面曲线长度保持不变,另一方面还要使由此曲线所限制的面积取极大或极小传值。对这种情况,伯努利提出了一个原理。照这个原理来说,倘若曲线提供了极大值或极小值,那么曲线的每一个无限小的部分也同样具有这一特性。这个原理没有普遍义,在许多情况之下曲线并不具有上述质。可是由于注意到伯努利提出的原理在被证实为正确时的那些条件,这就使欧拉在阐述最小作用量原理上迈出了十分重要的一步。莫培督研究了物体所通过的所有的路径,欧拉由于注意到路径元同样可以给出作用量的极大值或极小值,他研究了这样的路径之后就在其方程中以路径元ds代替有限路径了。1697年,约翰·伯努利又推出一个求最小值的问题,即导出任意曲面上的给定两点间的最短程线问题。在解决此问题时,伯努利得到了用于确定测地线的一些主要的结果,他还建议欧拉去研究这一问题。在十八世纪二十年代末到三十年代,欧拉多次致力于变分计算领域内的工作。1744年发表了欧拉的名着《求具有极大值或极小值或是在更广泛的意义上来说,解决等周问题的方法》[4]欧拉把一篇不长的论文安置在附录工之中,这篇论《用极大值和极小值的方法确定在没有阻力的介质中抛体运动的问题》,他在此论文中指出,当物体在向心力的作用下,从点A以速度v运动到点B时它将描绘出某个轨迹,该轨迹对应于积分 的极大值或极小值。
欧拉注意到由他所简单阐述的原理只是在适用于活力定律的情况下才能应用。相反,莫培督认为作用量的最小数量原理比活力定律更广泛。但是在欧拉的论文中,最小作用原理获得了比莫培督原理为普遍的特微,莫培督只是研究了有限的并且是间断的速度变化。与此相反,欧拉根据最小作用量原理可以得到轨迹的微分方程,这样一来最小作用量原理就可以用于连续运动的情况了。总之,在欧拉的工作之后,莫培督的研究只有历史上的意义,这样说并不过分。欧拉解决了一系列关于抛体运动的问题,并且使问题的条件进一步复杂,从研究均匀的重力场开始,接是高度函数的场;还有两个相互垂直的力对物体的作用等等。欧拉总的结论是在介质无阻力时最小作用原理具有普遍意义。这个原理不仅关系到单个物体,而且也关系到若干物体构成的体系。
欧拉的这种观念在比他年轻的同代人拉格朗日那里得到了充分的发展。在把力学变成了纯粹的数学分析的学科之后,拉格朗日还把使人惊叹的数学上优雅完美的特点赋于力学。这时应该说一说这个概念的内容和意义,所谓完美就是解的普遍性。然而优雅完美的准则对数学科学而言决非最重要的,无怪乎波尔茨曼曾经说过“裁缝和鞋匠也要保持优雅完美”。就在力学中,当力学为超出力学本身范围的规律创造出一种形式化的工具的时候,在这种时期,力学的完善优美的准则曾起到特别重要的历史作用。此时由于数学上的完美性、普遍性,因而无须动用力学和几何学的概念就可以把已经建立起来的数学分析的关系推广到一些新观象的范围里去。
还在1760——1761年的两篇研究最小作用量原理的论文中,拉格朗日就把欧拉的结果作了推广。无论欧拉对于把最小作用原理推广到多个质点之可能的见解如何,在他的着作中,这个原理还是针对一个质点来进行的。拉格朗日把这一原理推广到具有质量mi的n个质点的任意系统。这些质点彼此之间以任意方式处于和距离的任意次幂成正比的有心力的作用之下。在这种情况下,系统的运动由取和式的极大或极小值条件所决定。
⑦ 力学基本物理量是多少
力学的三个基本物理量是:长度,质量,时间。
1、长度,是一维空间的度量,为点到点的距离。通常在量度二维空间中量度直线边长时,称呼长度数值较大的为长,不比其值大或者在“侧边”的为宽。
2、质量是量度物体平动惯性大小的物理量。产品或工作的优劣程度,提高质量。社会学领域,价值或主体感受的现量,如社会质量。
3、时间是一种尺度,是物理学中的七个基本物理量。时间是除了空间三个维度以外的第四维度。
力的分类:
1、根据力的性质可分为:重力、万有引力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。(注意,万有引力不是在所有条件下都等于重力。重力不是所有条件下都指向地心,重力是地球对物体万有引力的一个分力,另一个分力是向心力,只有在赤道上重力方向才指向地心。)
2、根据力的效果可分为:拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。
3、根据研究对象可分为:外力和内力。
4、根据力的作用方式可分为:非接触力(如万有引力,电磁力等)和接触力(如弹力,摩擦力等)。
5、四种基本相互作用(力):引力相互作用,电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用。
⑧ 什么是物理学中的“最小作用量原理”
最小作用量原理:是物理学中描述客观事物规律的一种方法。即从一个角度比较客体一切可能的运动(经历),认为客体的实际运动(经历)可以由作用量求极值得出,即作用量最小的那个经历。
公元40年,希腊工程师(Hero)提出了光的最短路程原理,是最小作用量原理的早期表述,到中世纪,最小作用量原理思想被更多的人所接受。
⑨ 物理学中的基本物理量都有哪些
物理量包括:长度m、时间s、质量kg、热力学温度K(开尔文温度)、电流单位A、光强度单位cd(坎德拉)、物质的量单位mol(摩尔)。
物理量通过描述自然规律的方程或定义新的物理量的方程而相互联系的。
因此,可以把少数几个物理量作为相互独立的,其他的物理量可以根据这几个量来定义,或借方程表示出来。这少数几个看作相互独立的物理量,就叫做基本物理量。
相关介绍:
米:光在真空中(1/299 792 458)s时间间隔内所经过路径的长度。
千克:国际千克原器的质量,2019年5月20日起采用普朗克常数h的固定数值6.626 070 15×10-34J s来定义。
秒:铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。
安培:在真空中,截面积可忽略的两根相距1 m的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时,若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7 N,则每根导线中的电流为1 A。
开尔文:水三相点热力学温度的1/273.16。
摩尔:是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元(原子、分子、离子、电子及其他粒子,或这些粒子的特定组合)数与0.012 kg碳-12的原子数目相等。
坎德拉:是一光源在给定方向上的发光强度,该光源发出频率为540×10^12 Hz的单色辐射,且在此方向上的辐射强度为(1/683)W/sr。