什么是動力學_有哪些內容
什么是動力學_有哪些內容
動力學是理論力學的分支學科，研究作用于物體的力與物體運動的關系。那么你對動力學了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是動力學的內容，希望大家喜歡!
動力學的概述
動力學的研究對象是運動速度遠小于光速的宏觀物體。原子和亞原子粒子的動力學研究屬于量子力學，可以比擬光速的高速運動的研究則屬于相對論力學。動力學是物理學和天文學的基礎，也是許多工程學科的基礎。許多數學上的進展常與解決動力學問題有關，所以數學家對動力學有濃厚的興趣。
動力學的研究以牛頓運動定律為基礎;牛頓運動定律的建立則以實驗為依據。動力學是牛頓力學或經典力學的一部分，但自20世紀以來，動力學又常被人們理解為側重于工程技術應用方面的一個力學分支。
動力學的基本內容包括質點動力學、質點系動力學、剛體動力學，達朗伯原理等。以動力學為基礎而發展出來的應用學科有天體力學、振動理論、運動穩定性理論、陀螺力學、外彈道學、變質量力學以及正在發展中的多剛體系統動力學等(見振動，運動穩定性，變質量體運動，多剛體系統)。
質點動力學有兩類基本問題:一是已知貭點的運動，求作用于質點上的力，二是已知作用于質點上的力，求質點的運動，求解第一類問題時只要對質點的運動方程取二階導數，得到質點的加速度，代入牛頓第二定律，即可求得力;求解第二類問題時需要求解質點運動微分方程或求積分。所謂質點運動微分方程就是把運動第二定律寫為包含質點的坐標對時間的導數的方程。
動力學普遍定理是質點系動力學的基本定理，它包括動量定理、動量矩定理、動能定理以及由這三個基本定理推導出來的其他一些定理。動量、動量矩和動能(見能)是描述質點、質點系和剛體運動的基本物理量。作用于力學模型上的力或力矩與這些物理量之間的關系構成了動力學普遍定理。二體問題和三體問題是質點系動力學中的經典問題。
剛體區別于其他質點系的特點是其質點之間距離的不變性。推述剛體姿態的經典方法是用三個獨立的歐拉角。歐拉動力學方程是剛體動力學的基本方程，剛體定點轉動動力學則是動力學中的經典理論。陀螺力學的形成說明剛體動力學在工程技術中的應用具有重要意義。多剛體系統動力學是20世紀60年代以來由于新技術發展而形成的新分支，其研究方法與經典理論的研究方法已有所不同。
動力學的內容
動力學的基本內容包括質點動力學、質點系動力學、剛體動力學、達朗貝爾原理等。以動力學為基礎而發展出來的應用學科有天體力學、振動理論、運動穩定性理論，陀螺力學、外彈道學、變質量力學，以及正在發展中的多剛體系統動力學、晶體動力學等。
兩個抽象模型
質點和質點系。質點是具有一定質量而幾何形狀和尺寸大小可以忽略不計的物體。
兩類基本內容
質點動力學有兩類基本問題：一是已知質點的運動，求作用于質點上的力;二是已知作用于質點上的力，求質點的運動。求解第一類問題時只要對質點的運動方程取二階導數，得到質點的加速度，代入牛頓第二定律，即可求得力;求解第二類問題時需要求解質點運動微分方程或求積分。
動力學普遍定理
動力學普遍定理是質點系動力學的基本定理，它包括動量定理、動量矩定理、動能定理以及由這三個基本定理推導出來的其他一些定理。動量、動量矩和動能是描述質點、質點系和剛體運動的基本物理量。作用于力學模型上的力或力矩，與這些物理量之間的關系構成了動力學普遍定理。
剛體
剛體的特點是其質點之間距離的不變性。歐拉動力學方程是剛體動力學的基本方程，剛體定點轉動動力學則是動力學中的經典理論。陀螺力學的形成說明剛體動力學在工程技術中的應用具有重要意義。多剛體系統動力學是20世紀60年代以來，由于新技術發展而形成的新分支，其研究方法與經典理論的研究方法有所不同。
達朗貝爾原理
達朗貝爾原理是研究非自由質點系動力學的一個普遍而有效的方法。這種方法是在牛頓運動定律的基礎上引入慣性力的概念，從而用靜力學中研究平衡問題的方法來研究動力學中不平衡的問題，所以又稱為動靜法。
動力學的應用
對動力學的研究使人們掌握了物體的運動規律，并能夠為人類進行更好的服務。例如，牛頓發現了萬有引力定律，解釋了開普勒定律，為近代星際航行，發射飛行器考察月球、火星、金星等等開辟了道路。
自20世紀初相對論問世以后，牛頓力學的時空概念和其他一些力學量的基本概念有了重大改變。實驗結果也說明：當物體速度接近于光速時，經典動力學就完全不適用了。但是，在工程等實際問題中，所接觸到的宏觀物體的運動速度都遠小于光速，用牛頓力學進行研究不但足夠精確，而且遠比相對論計算簡單。因此，經典動力學仍是解決實際工程問題的基礎。
在目前所研究的力學系統中，需要考慮的因素逐漸增多，例如，變質量、非整、非線性、非保守還加上反饋控制、隨機因素等，使運動微分方程越來越復雜，可正確求解的問題越來越少，許多動力學問題都需要用數值計算法近似地求解，微型、高速、大容量的電子計算機的應用，解決了計算復雜的困難。
目前動力學系統的研究領域還在不斷擴大，例如增加熱和電等成為系統動力學;增加生命系統的活動成為生物動力學等，這都使得動力學在深度和廣度兩個方面有了進一步的發展。
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