哈密顿原理

1834年W.R.哈密顿发表的原理

英国 数学家W.R.哈密顿1834年发表的 动力学 中一条适用于完整系统十分重要的 变分原理 ,它可表述为:在N+1维空间(q1,q2,…,qN;t)中,任两点之间连线上动势L(q,妜,t)(见 拉格朗日方程 )的时间积分以真实运动路线上的值为驻值。

正文

其变分形式为:

因时间 固定,故有:

因 q (1), q (2) 两点固定,所以 ,于是上式成为:即积分的 极值 是属于真实路线。由此可见,拉格朗日方程(第二类)可由哈密顿原理导出。

这原理的数学形式不但简洁和紧凑,而且内容广泛,如适当地替换L的内容,就能作为其他力学的基础(如电动力学和 相对论 力学)。此外,若将此原理写成变分形式,就能利用 变分法 中的近似计算法来解决某些力学问题。

参考书目

E. T. Whittaker, A Treatise on the Analytical 动力学  of Particles and Rigid Bodies ,4th ed., Cambridge Univ.Press,Cambridge,1952.

钱伟长著:《变分法及有限元》,上册,科学出版社, 北京 ,1980。