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定常系統

在經典力學裏,如果一個系統的所有約束都是定常約束(scleronomous constraint),則稱此系統為定常系統(scleronomous system)。定常約束顯性地不含時間。假若約束顯性地含時間,則稱此約束為非定常約束。 應用 :主要項目:廣義速度 在三維空間裏,一個質量為m、速度為\mathbf{v}的粒子的動能是 :T =\frac{1}{2}m v^2 。 速度是位置\mathbf{r}對於時間t的導數。應用偏微分連…

完整系統

在經典力學裏,假若一個系統的所有的約束條件都是,則稱此系統為完整系統()。完整約束以方程式表達為 : f(x_1,\ x_2,\ x_3,\ \dots,\ x_N,\ t)=0; 其中,x_i是每一個粒子P_i之位置,t是時間。 假若一個約束條件不能夠以上述方程式表達,則稱此約束條件為非完整約束。 假若一個系統有任何約束條件不是完整約束,則稱此系統為非完整系統。 轉換至廣義坐標 完整約束方程式只跟位置、時間有關,跟速度無關。完整約束方…

單演系統

在經典力學裏,單演系統()是最常使用的物理系統之一。這是因為單演系統提供了一個非常理想的系統,使得物理學家能夠發展與檢查嶄新的構想與理論。單演系統具有優良的數學性質,非常適合作數學分析,是任何物理理論研究的起始點。 假若在一個物理系統裏,除了約束力以外,所有的作用力都是純量廣義位勢函數的導數,而此廣義位勢函數的參數是廣義坐標,廣義速度,或時間,則稱此系統為單演系統。 在單演系統裏,除了約束力以外,所有的廣義力\mathcal{F}_i\…

哈密頓-雅可比方程式

在物理學裏,哈密頓-雅可比方程 (Hamilton-Jacobi equation,HJE) 是經典力學的一種表述。哈密顿-雅可比方程、牛頓力學、拉格朗日力學、哈密頓力學,這幾個表述是互相全等的。而哈密顿-雅可比方程在辨明守恆的物理量方面,特別有用處。有時候,雖然物理問題的本身無法完全解析,哈密顿-雅可比方程仍舊能夠正確的辨明守恆的物理量。 HJE 是经典哈密顿量一个正则变换,经过该变换得到的结果是一个一阶非线性偏微分方程,方程式之解描…

品質因子

, \Delta f可以用頻率和能量的圖來表示。阻尼諧振子(或濾波器)的Q因子為f_0/\Delta f。Q因子越大,其波峰高度會越高,而其寬度會越窄]] 品质因子或Q因子是物理及工程中的無因次參數,是表示振子阻尼性质的物理量,也可表示振子的共振頻率相對於頻寬的大小, 高Q因子表示振子能量損失的速率較慢,振動可持續較長的時間,例如一個單擺在空氣中運動,其Q因子較高,而在油中運動的單擺Q因子較低。高Q因子的振子一般其阻尼也較小。 說明 Q…

功(work,W)狭义上指力学功、机械功,是物理学中描述力对物体位移所累积的物理量,定义为:力与位移的内积,即 W = \vec{F}\cdot \vec{s}。 详言之,力学功是“作用在物体上的外力与该力作用点位移的内积”;因此,对于受多个外力作用的物体,总功(total work)是所有外力做功的代数和,即总功等于所有外力对各自作用点做功之和;而总功又可拆分为平动功和转动功两部分。 功的广义定义为:在系统边界上,除了「温差驱动的热传…

國立臺灣大學應用力學研究所

國立臺灣大學應用力學研究所(),簡稱臺灣大學應力所、臺大應力所。為隸屬於國立臺灣大學工學院的研究所。 臺美斷交後臺灣無法再獲得軍事援助,為了培養國防工業研發人員自行研發飛彈戰機,1983年由臺大虞兆中校長與中山科學研究院黃孝宗代理院長決定設立應用力學研究所,首任所長為康乃爾大學教授、理論及應用力學專家,美國國家工程院院士、中央研究院院士鮑亦興。於1984年招收第一屆研究生。 位置 本所位置:校總區應用力學館() 館舍建於1987年,總計…

自由度 (工程学)

在結構力學上的自由度(Degrees of freedom),或稱動不定度(Degrees of kinematic indeterminacy),意指分析結構系統時,有效的結構節點上的未知節點變位數。其中稱之為「有效」是因為結構構件上的任一點,都應有機會具有自由度,一般只選擇其中對分析整體結構有用的節點變位來討論,而稱為「未知」則因為為求解容易,通常儘可能減少自由度的數量,因此扣除已知的變位。 自由度的分類 自由度大致有兩種型式: #…

隔離體圖

隔离体(isolated body,free body)是指在进行力学分析时,人为地将选定的研究对象(可以是单个质点、刚体,也可以是由若干物体组成的系统)从与其相联系的周围物体中隔离(或“剥离”)出来,并视其为独立存在的一个实体。 隔離體圖(isolated body diagram),英语学界称 free body diagram(FBD),即隔离体受力图、受力分析圖,是指将研究对象从与之相联系的周围物体中“隔离”出来,并将其所受的全…

虛位移

在分析力學裏,保持時間不變,虛位移是符合約束條件的無窮小位移。由於任何物理運動都需要經過時間的演進才會有實際的位移,所以稱保持時間不變的位移為虛位移。 如右圖,假設一個粒子的運動軌道是x (t),另外一條不違反約束條件的路徑是x'(t),則在時間t_1,虛位移是\delta x=x'(t_1)-x(t_1)。 假設一個位置向量\mathbf{r}_i是廣義坐標q_1, q_2,\dots, q_N與時間t的函數,\mathbf{r}_i…

静力学

靜力學是经典力学的分支,专门解析物体在靜力平衡狀态下的负载(力量,力矩)。在这狀态下,或许有外力作用于此物体;但是,各個分系統的相对位置、成分、结构仍旧保持不变。当呈靜力平衡狀态时,系統或者是静止的,或者其質心维持常速运动,处于力学平衡状态。 在静力学上,靜力解析的焦点是放在比较靜力學,就是比较各种不同的靜力平衡狀态。它除了稍微提到外生变数造成的变动外,并不注重狀态间的過程。 设\textbf F为施于系统上的合力,m为系统总质量,\t…

運動常數

在經典力學裏,對於一個動力系統,隨著時間的演進,所有保持不變的物理量都稱為運動常數(),又稱為守恆量。它的作用有點類似運動的約束。可是,運動常數是數學的約束,自然地從運動方程式中顯現出來,而不是物理的約束;物理的約束會有相應的約束力來維持這約束。常見的運動常數例子有能量、動量、角動量、拉普拉斯-龍格-冷次向量。 應用 運動常數的辨認對於研究物理問題是非常重要的。通過解析運動常數,可以明瞭許多物體運動的性質,而不需將運動方程式的解答完全計…

滑轮

在力學裏,典型的滑轮(,又稱滑車)是可以繞著中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽,將繩索纏繞於凹槽,用力牽拉繩索兩端的任一端,則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉。按滑輪中心軸的位置是否移動,可將滑輪分為「定滑輪」、「動滑輪」;定滑輪的中心軸固定不動,動滑輪的中心軸可以移動。滑輪主要的功能是牽拉負載、改變施力方向、傳輸功率等等。多個滑輪共同組成的機械稱為「滑輪組」,或「複式滑輪」。滑輪組的機械利益較大,可以牽拉較重的負載…

空間桁架

北投站的空間桁架]] 空間桁架,在建築和結構工程中,是一種剛性,輕質,桁架狀結構,構造組成一個幾何樣式,由幾何圖案中的互鎖支柱構成。空間桁架通常運用一個多向間距,是由張力桿和壓力桿組成的結構,結構處在三度空間的受力狀態下,無論哪一類桁架,能承受來自各個方向的載荷,對抗震大垮距的建築物更能發揮功用。 種類有平面桁架,曲面式空間桁架,平頂式空間桁架等三種,優點重量輕,可做成各種造型。 平面桁架是一個讓所有成員和節點屬於平面,而空間桁架的成員…

機械利益

機械利益(mechanical advantage)又称机械效益,指工具、或機械系統將力放大的比例。設備需在輸入的力及以位移之間取捨,最後得到輸出力的理想放大比例。此模型稱為「杠杆定律」。有些機械零件是為了轉換力以及位移,這種零件稱為机构 。假設Fin是輸入的力,Fout是輸出的力,則機械利益MA為: :\mathit{MA} = \frac{F_{out}}{F_{in}}. 機械利益為正數,若大於一,表示輸出的力比輸入的力大,若小於…

熄火

熄火通常是指關閉交通工具引擎的動作,或因意外操作等外在因素,使其正常的燃燒與運轉循環受阻,乃至中斷停止運作的情況。 概述 依靠燃料燃燒產生膨脹力的內燃機必須持續保持運轉循環才能穩定輸出動力。一旦燃燒過程因負載、燃料、進氣、供電、點火或操作等因素而無法持續,引擎便失去維持循環所需的動能,最終導致熄火停止轉動。英語中作「」,該詞也用於蒸汽機或電動機等負荷過大轉動受阻至靜止而堵轉的情形。 車輛 在車輛上,引擎通常透過離合器或扭力轉換器與變速器…

固体力学

固體力學是力學中研究固體性質的學科,連續介質力學組成部分之一,主要研究固體介質在溫度、形變和外力的作用下的表現,是連續介質力學的一個分支。一般包括材料力學、彈性力學、塑性力學等部分。固體力學廣泛的應用張量來描述應力、應變和它們之間的關係。 在固體力學中,線性材料模型的應用是最為廣泛的,但是很多材料是具有非線性特性的,隨著新材料的應用和原有材料達到它們應用之極限,非線性模型的應用愈加廣泛。 塑性——如果极限應力小於实际加载的应力,材料便呈…

約束 (經典力學)

在经典力学中,约束(constraint)是指对非自由质点(或系统)的空间位置和运动状态预先施加的几何限制或运动限制,亦即减少系统自由度的各种限制条件。 约束力(constraint force)是由于约束的存在而产生的,用以限制研究对象(隔离体)沿某些方向运动的力。约束力的大小和方向取决于主动力(active force);如果没有主动力去尝试改变物体的运动状态,约束力通常不存在或保持静止状态。约束反力(constraint reac…

应用力学

应用力学(applied mechanics)属于科学(物理學力學)的一个分支,其基本原理是古典力學(靜力學、動力學),研究人类无需仪器辅助即可观察或感知的任何物质的运动。简而言之,当力学概念超越了纯理论研究并得到实际应用与执行时,一般力学(普通力学)便转化为了应用力学。应用力学是连接“基础物理”与“工程实践”的桥梁。正是这种显著的差异,使得应用力学成为日常生活实践中不可或缺的基础。 应用力学在众多领域和学科中有着广泛的应用,包括但不限…