欧拉方程 (刚体运动)

✍ dations ◷ 2025-04-07 14:54:27 #刚体,微分方程

在物理学上,欧拉方程统治刚体的转动。我们可以选取相对于惯量的主轴坐标为体坐标轴系。这使得计算得以简化,因为我们现在可以将角动量的变化分成分别描述 L {\displaystyle \mathbf {L} } 对角化,则 L {\displaystyle \mathbf {L} } 分量形式为 I 1 ω 1 e 1 + I 2 ω 2 e 2 + I 3 ω 3 e 3 {\displaystyle I_{1}\omega _{1}\mathbf {e} _{1}+I_{2}\omega _{2}\mathbf {e} _{2}+I_{3}\omega _{3}\mathbf {e} _{3}} 。从而,欧拉方程变为如下分量形式

方程左边为0时,还是有非平凡解:无力矩进动。

该方程也可以使用在坐标轴不在物体上的场合, ( d L d t ) r e l a t i v e {\displaystyle \left({\frac {d\mathbf {L} }{dt}}\right)_{\mathrm {relative} }} 不再连接到物体本身。 ω {\displaystyle \mathbf {\omega } } 是围绕固定坐标轴的转动而不是物体本身的转动。但是,所选的轴必须还是主轴,因为它是对角化的必要条件。这个形式的欧拉方程对于有旋转对称性的物体很有用,因为有些主轴的选取是自由的。

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