在经典力学中,根据约束条件的完整性,系统可分为以下两类:
完整系统(Holonomic System)
若系统的所有约束条件均可通过广义坐标和方程完全描述,则称该系统为完整系统。例如,刚体在直角坐标系中的运动方程可以通过位置、速度和加速度的偏导数完全表达。
非完整系统(Nonholonomic System)
若系统存在无法通过广义坐标和方程完全描述的约束条件,则称该系统为非完整系统。这类系统的约束条件通常涉及几何关系或动力学关系,无法仅通过位置变量表示。例如,绳索约束、弹簧约束等典型非完整约束系统。
补充说明
非完整系统的分析需要引入广义坐标(如拉格朗日乘数法)或向量微分方程(如牛顿-欧拉方程)来处理约束条件。- 例如,对于一个受弹簧约束的质点,虽然位置和速度可以用常规坐标表示,但弹簧的恢复力无法通过位置变量直接表达,因此属于非完整系统。
综上,非完整系统的核心特征是存在无法完全由广义坐标和方程描述的约束条件。
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