TFY4345 Klassisk mekanikk Interaktiv pensumguide · H2026
Fremgang
0/8

Symboler

01 Newtonsk mekanikk

Symbol Betydning Enhet
K, K′K,\ K' Referansesystemer; en størrelse målt i K′K' får merke, som v⃗ ′\vec v\,' I Galilei-transformasjonen er begge inertiale, v⃗\vec v er farten til K′K' og partikkelens hastighet heter u⃗\vec u. I roterende systemer er K′K' det roterende.
m, mim,\ m_i Masse, mim_i for partikkel ii Med Lagrange-multiplikatorer er mm også antallet føringer fαf_\alpha. kg
MM Total masse, ∑imi\sum_i m_i For to legemer er M=m1+m2M = m_1 + m_2, med m1≥m2m_1 \ge m_2 i trelegemeproblemet. Ellers er MM en navngitt tung masse: vogna i pendel på vogn og midtatomet i molekylet med tre atomer. kg
TT Kinetisk energi I Keplers tredje lov er TT omløpstida, og TFT_\text{F} er tida svingeplanet til Foucaults pendel bruker på en runde. J
VV Potensialet, den potensielle energien J
EE Energien, T+VT + V Ikke det elektriske feltet E⃗\vec E hos den ladde partikkelen. J
x0, q0x_0,\ q_0 Likevektspunkt, der V′=0V' = 0
ω\omega Vinkelfrekvensen til en svingning Om et minimum er ω=V′′(x0)/m\omega = \sqrt{V''(x_0)/m}. ω0\omega_0 er frekvensen uten forstyrrelse, som g/l\sqrt{g/l} for Foucaults pendel. Verken Ω\Omega eller vinkelfarten ω⃗\vec\omega til et roterende system. rad/s
Ω\Omega Vinkelfrekvens som settes utenfra Frekvensvariabelen i Greens funksjon, drivfrekvensen til Kapitzas pendel og ringens vinkelfart i modulen om små svingninger. Ikke ω\omega, frekvensen systemet selv svinger med. I dσ/dΩd\sigma/d\Omega er Ω\Omega en romvinkel, og ΩF\Omega_\text{F} er dreiefarten til svingeplanet i Foucaults pendel. rad/s
kk Fjærkonstant, koeffisienten i 12kx2\tfrac12 kx^2 Samme bokstav som styrken i V=−k/rV = -k/r og antallet føringer i n=3N−kn = 3N - k. N/m
μ\mu Redusert masse, m1m2/(m1+m2)m_1m_2/(m_1 + m_2) kg
R⃗\vec R Massesenteret, ∑imir⃗i/M\sum_i m_i\vec r_i/M I roterende systemer er R⃗\vec R posisjonen målt fra jordas sentrum. RR alene er en radius: jordas, kulas eller ringens. m
L⃗\vec L Dreieimpuls, ∑ir⃗i×p⃗i\sum_i \vec r_i \times \vec p_i Ikke Lagrangefunksjonen LL. I tolegemeproblemet heter lengden JJ. kg·m²/s
GR(τ)G_R(\tau) Retardert Greens funksjon, responsen på et enhetsdytt τ=t−t′\tau = t - t' er tida siden dyttet, og θ(τ)\theta(\tau) er trinnfunksjonen, ikke en vinkel. s/kg
J(t)J(t) Den ytre kraften som driver oscillatoren Ikke dreieimpulsen JJ i tolegemeproblemet. N

02 Lagrangeformalismen

Symbol Betydning Enhet
qi, q˙iq_i,\ \dot q_i Generaliserte koordinater og hastigheter Ikke ladningen qq i Lagrangefunksjonen for en ladd partikkel.
nn Antall frihetsgrader, 3N−k3N - k NN partikler med kk holonome føringer; her er kk et antall og ikke en fjærkonstant. I modulen om små svingninger heter antallet frihetsgrader NN, og nn nummererer modene. I virialteoremet er nn graden til potensialet.
LL Lagrangefunksjonen, T−VT - V Ikke dreieimpulsen L⃗\vec L eller Lagrangepunktene L1L_1 til L5L_5. J
SS Virkningen, ∫L dt\int L\,dt langs en bane Med Lagrange-multiplikatorer er SS snorkraften i pendelen, S=−λS = -\lambda. J·s
f(q,t)f(q, t) Føringen, skrevet f(q,t)=0f(q, t) = 0; med flere føringer fαf_\alpha I L′=L+df/dtL' = L + df/dt er ff en vilkårlig funksjon av koordinatene og tida, ikke en føring.
λ\lambda Lagrange-multiplikatoren; λ ∂f/∂qk\lambda\,\partial f/\partial q_k er føringskraften Har dimensjon kraft når ff er en lengde. Ikke vekstraten λ\lambda i eλte^{\lambda t} nær en ustabil likevekt.
pip_i Generalisert impuls, ∂L/∂q˙i\partial L/\partial\dot q_i Bevart når qiq_i er syklisk. For en ladd partikkel er p⃗=mr⃗˙+qA⃗\vec p = m\dot{\vec r} + q\vec A og ikke bare mr⃗˙m\dot{\vec r}.
HH Energifunksjonen, ∑iq˙ipi−L\sum_i \dot q_i p_i - L Lik T+VT + V bare når føringene er tidsuavhengige og VV ikke avhenger av hastighetene. J
ϵ, Fi\epsilon,\ F_i Parameteren og retningen i symmetrien qi→qi+ϵFiq_i \to q_i + \epsilon F_i FiF_i er ikke en kraft. Ikke ε\varepsilon i den anharmoniske oscillatoren.
F, QF,\ Q Funksjonen i δL=ϵ dF/dt\delta L = \epsilon\,dF/dt og den bevarte størrelsen Q=∑ipiFi−FQ = \sum_i p_iF_i - F Ikke en kraft F⃗\vec F, og ikke kjerneladningen QQ i Rutherford-spredning.
ϕ, A⃗\phi,\ \vec A Skalarpotensialet og vektorpotensialet for en ladd partikkel E⃗=−∇ϕ−∂A⃗/∂t\vec E = -\nabla\phi - \partial\vec A/\partial t og B⃗=∇×A⃗\vec B = \nabla \times \vec A. Ikke vinkelen ϕ\phi eller Runge–Lenz-vektoren A⃗\vec A. V, T·m

03 Roterende referansesystemer

Symbol Betydning Enhet
ω⃗\vec\omega Vinkelhastigheten til det roterende systemet For jorda er ω=7,29⋅10−5\omega = 7{,}29 \cdot 10^{-5} s⁻¹. Perla på roterende ring i «Kjente systemer» bruker ω\omega for ringens vinkelfart, som modulen om små svingninger kaller Ω\Omega. s⁻¹
v⃗ ′, a⃗ ′\vec v\,',\ \vec a\,' Hastighet og akselerasjon målt i det roterende systemet K′K' m/s, m/s²
d⃗\vec d Komponenten av r⃗\vec r vinkelrett på rotasjonsaksen Ellers er dd avbøyningen i fall fra et tårn og avstanden mellom m1m_1 og m2m_2 i trelegemeproblemet. m
VsV_\text{s} Sentrifugalpotensialet, −12mω2d2-\tfrac12 m\omega^2 d^2 Inngår i UU i trelegemeproblemet og i HH for et roterende system. J
F⃗s, F⃗C\vec F_\text{s},\ \vec F_\text{C} Sentrifugalkraften og Corioliskraften N

04 To- og trelegemeproblemet

Symbol Betydning Enhet
JJ Dreieimpulsen, pϕ=μr2ϕ˙p_\phi = \mu r^2\dot\phi J=∣L⃗∣J = |\vec L|. «Kjente systemer» skriver pϕp_\phi for den samme størrelsen. Ikke kraften J(t)J(t) i Greens funksjon. kg·m²/s
VeffV_\text{eff} Det effektive potensialet, V+J2/2μr2V + J^2/2\mu r^2 Den sfæriske pendelen har sin egen Veff(θ)V_\text{eff}(\theta) og Kapitzas pendel en midlet Veff(Θ)V_\text{eff}(\Theta). J
kk Styrken i V=−k/rV = -k/r, Gm1m2Gm_1m_2 for gravitasjon Negativ for frastøting, k=−qQ/4πϵ0k = -qQ/4\pi\epsilon_0. Ikke fjærkonstanten kk. J·m
ee Eksentrisiteten e=0e = 0 er en sirkel, 0<e<10 < e < 1 en ellipse, e=1e = 1 en parabel og e>1e > 1 en hyperbel. Ikke Eulers tall ee.
r0r_0 Radien til sirkelbanen med samme JJ, J2/μkJ^2/\mu k I molekylet med tre atomer er r0r_0 likevektsavstanden i hver binding. m
a, ba,\ b Den store og den lille halvaksen til ellipsen rmin,rmax=a(1∓e)r_\text{min}, r_\text{max} = a(1 \mp e). aa er også radien til ringen i «Kjente systemer», radien til den harde kula i spredning og avstanden mellom atomene i kjeden. m
uu 1/r1/r, variabelen i baneligningen m⁻¹
A⃗\vec A Runge–Lenz-vektoren, bevart for V=−k/rV = -k/r Peker mot perihel og har lengden μke\mu ke. Ikke vektorpotensialet A⃗\vec A.
GG Gravitasjonskonstanten 6,674⋅10−116{,}674 \cdot 10^{-11} N·m²/kg². For jorda er GM⊕=3,986⋅105GM_\oplus = 3{,}986 \cdot 10^5 km³/s². N·m²/kg²
ss Støtparameteren m
Θ\Theta Spredningsvinkelen Hos Kapitzas pendel er Θ\Theta den langsomme delen av vinkelen θ\theta. rad
dσ/dΩd\sigma/d\Omega Det differensielle spredningstverrsnittet dΩd\Omega er et romvinkelelement, ikke en frekvens. m²
α\alpha Masseforholdet m2/Mm_2/M i trelegemeproblemet Ellers en lokal konstant: faktoren i L′=αLL' = \alpha L, indeksen på føringene fαf_\alpha og vinkelen loddlinja avviker med.
UU Potensialet per masse i det roterende systemet, med sentrifugalleddet De annenderiverte UxxU_{xx}, UxyU_{xy} og UyyU_{yy} avgjør stabiliteten til Lagrangepunktene. J/kg
CC Jacobis konstant, 12v′2+U\tfrac12 v'^2 + U Legemet kan bare være der U≤CU \le C. J/kg
L1–L5L_1\text{–}L_5 Lagrangepunktene, likevektspunktene i det roterende systemet Ikke Lagrangefunksjonen LL. L4L_4 og L5L_5 er stabile når m1/m2>24,96m_1/m_2 > 24{,}96.

05 Små svingninger

Symbol Betydning Enhet
η, ηi\eta,\ \eta_i Utslaget fra likevekten, qi−q0iq_i - q_{0i} I utledningen av Lagranges ligninger er η(t)\eta(t) variasjonen av banen.
T, V\boldsymbol T,\ \boldsymbol V Matrisene til den kinetiske og den potensielle energien nær likevekten Tij=mij(q0)T_{ij} = m_{ij}(q_0) og Vij=∂2V/∂qi ∂qjV_{ij} = \partial^2 V/\partial q_i\,\partial q_j i likevekten. Fete bokstaver, ikke energiene TT og VV selv.
ωn\omega_n Egenfrekvensene, røttene av sekulærligningen rad/s
An\mathbf A_n Modevektoren, forholdet mellom utslagene i mode nn
ξn\xi_n Normalkoordinaten, utslaget langs mode nn Ellers er ξ\xi et lite utslag, som den raske delen av vinkelen hos Kapitzas pendel, eller x+iyx + iy for Foucaults pendel.
λ\lambda Eksponenten i eλte^{\lambda t} for utslaget nær en likevekt Stabilt når alle røttene λ2\lambda^2 er negative. Ikke Lagrange-multiplikatoren λ\lambda. I kjeden er λ\lambda bølgelengden, og i V=12kx2+14λx4V = \tfrac12 kx^2 + \tfrac14\lambda x^4 en koeffisient. s⁻¹
φ\varphi Faseforskjellen mellom naboatomer i kjeden, 2πn/N2\pi n/N rad
ε\varepsilon Styrken til x3x^3-leddet i den anharmoniske oscillatoren Ikke ϵ\epsilon i Noethers teorem. I Greens funksjon er iεi\varepsilon forskyvningen av polene. m⁻²·s⁻²

06 Kjente systemer

Symbol Betydning Enhet
ll Lengden til pendelen; l1l_1 og l2l_2 for dobbeltpendelen I eksamensoppgavene står ℓ\ell både for en stanglengde og for dreieimpulsen. m
θ\theta Vinkelen fra loddlinja nedover for en pendel, og fra bunnpunktet for perla på ringen θ=π\theta = \pi er opp ned. I Greens funksjon er θ(τ)\theta(\tau) trinnfunksjonen. rad
ϕ\phi Vinkelen rundt loddlinja for den sfæriske pendelen, og vinkelen i baneplanet i tolegemeproblemet I roterende systemer er ϕ\phi breddegraden, og for den ladde partikkelen skalarpotensialet. rad
gg Tyngdeakselerasjonen 9,819{,}81 m/s². m/s²
yp, Ay_\text{p},\ A Høyden til opphenget på Kapitzas pendel og amplituden, yp=Acos⁡Ωty_\text{p} = A\cos\Omega t Pendelen står stabilt opp ned når A2Ω2>2glA^2\Omega^2 > 2gl. m