جميع الكتب
حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الفيزياء · المسرد

ما معنى الهاميلتونية والمعادلات القانونية؟

تعريف 2.1 الفيزياء الجامعية — السنة الثالثة · الفصل 2 — ميكانيك هاميلتون

من أجل جملة لاغرانجيتها L(q,q˙,t)L(q, \dot q, t)، نعبّر عن السرعات بدلالة كميات الحركة pi=L/q˙ip_i = \partial L/\partial\dot q_i ونعرّف الهاميلتونية بأنها تحويل لوجاندر

H(q,p,t)=ipiq˙iL,H(q, p, t) = \sum_i p_i\dot q_i - L ,

وهي دالة الإحداثيات وكميات الحركة. والفضاء ذو البعد 2n2n الذي تعيش فيه (q1,,qn,p1,,pn)(q_1, \dots, q_n, p_1, \dots, p_n) هو فضاء الطور؛ ونقطة واحدة منه — أي حالة واحدة — تحدّد مستقبل الجملة وماضيها بأكمله عبر المعادلات القانونية الواردة في المبرهنة 2.2.

أمثلة

مثال 2.4 (هاميلتونيتان)

كتلة على نابض: p=mx˙p = m\dot x، ومنه

H=p22m+12kx2;H = \frac{p^2}{2m} + \frac12 kx^2 ;

والمعادلتان القانونيتان x˙=p/m\dot x = p/m و p˙=kx\dot p = -kx هما الزوج المألوف. وبندول: p=m2θ˙p = m\ell^2\dot\theta ومنه

H=p22m2mgcosθ.H = \frac{p^2}{2m\ell^2} - mg\ell\cos\theta .

وفي الحالتين تكون HH هي الطاقة، وهي ثابتة على كل حركة: فالحركات هي خطوط المستوى للدالة HH في المستوي (q,p)(q,p).

اقرأ في الفصل ←