• logo

ปริมาณที่อนุรักษ์ไว้

ในทางคณิตศาสตร์ปริมาณที่อนุรักษ์ไว้ของระบบพลวัตคือฟังก์ชันของตัวแปรตามซึ่งค่าจะคงที่ตามแต่ละวิถีของระบบ [1]

ไม่ใช่ทุกระบบที่สงวนปริมาณและปริมาณที่สงวนไว้จะไม่ซ้ำกันเนื่องจากสามารถใช้ฟังก์ชันกับปริมาณที่สงวนไว้ได้เสมอเช่นการเพิ่มตัวเลข

เนื่องจากกฎทางฟิสิกส์หลายข้อแสดงถึงการอนุรักษ์บางประเภทปริมาณที่อนุรักษ์จึงมักมีอยู่ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบทางกายภาพ ยกตัวอย่างเช่นใดกลศาสตร์คลาสสิกรุ่นจะมีพลังงานกลเป็นปริมาณอนุรักษ์ตราบเท่าที่กองกำลังที่เกี่ยวข้องเป็นอนุรักษ์นิยม

สมการเชิงอนุพันธ์

สำหรับระบบลำดับแรกของสมการเชิงอนุพันธ์

ง ร ง t = ฉ ( ร , t ) {\ displaystyle {\ frac {d \ mathbf {r}} {dt}} = \ mathbf {f} (\ mathbf {r}, t)} {\frac {d{\mathbf r}}{dt}}={\mathbf f}({\mathbf r},t)

โดยที่ตัวหนาแสดงถึงปริมาณเวกเตอร์ฟังก์ชันที่มีค่าสเกลาร์H ( r ) คือปริมาณที่สงวนไว้ของระบบหากสำหรับเวลาทั้งหมดและเงื่อนไขเริ่มต้นในโดเมนเฉพาะบางโดเมน

ง ซ ง t = 0 {\ displaystyle {\ frac {dH} {dt}} = 0} {\frac {dH}{dt}}=0

โปรดทราบว่าโดยใช้กฎลูกโซ่หลายตัวแปร ,

ง ซ ง t = ∇ ซ ⋅ ง ร ง t = ∇ ซ ⋅ ฉ ( ร , t ) {\ displaystyle {\ frac {dH} {dt}} = \ nabla H \ cdot {\ frac {d \ mathbf {r}} {dt}} = \ nabla H \ cdot \ mathbf {f} (\ mathbf {r }, t)} {\frac {dH}{dt}}=\nabla H\cdot {\frac {d{\mathbf r}}{dt}}=\nabla H\cdot {\mathbf f}({\mathbf r},t)

เพื่อให้คำจำกัดความสามารถเขียนเป็น

∇ ซ ⋅ ฉ ( ร , t ) = 0 {\ displaystyle \ nabla H \ cdot \ mathbf {f} (\ mathbf {r}, t) = 0} \nabla H\cdot {\mathbf f}({\mathbf r},t)=0

ซึ่งมีข้อมูลเฉพาะของระบบและสามารถเป็นประโยชน์ในการค้นหาปริมาณที่อนุรักษ์ไว้หรือกำหนดว่ามีปริมาณที่สงวนไว้หรือไม่

กลศาสตร์แฮมิลตัน

สำหรับระบบที่กำหนดโดยมิล H , ฟังก์ชั่นฉของทั่วไปพิกัดQและทั่วไปสักครู่พีมีเวลาวิวัฒนาการ

ง ฉ ง t = { ฉ , ซ } + ∂ ฉ ∂ t {\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} f} {\ mathrm {d} t}} = \ {f, {\ mathcal {H}} \} + {\ frac {\ partial f} {\ partial t }}} \frac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}t} = \{f, \mathcal{H}\} + \frac{\partial f}{\partial t}

และด้วยเหตุนี้จึงได้รับการอนุรักษ์เฉพาะในกรณีที่ { ฉ , ซ } + ∂ ฉ ∂ t = 0 {\ textstyle \ {f, {\ mathcal {H}} \} + {\ frac {\ partial f} {\ partial t}} = 0} {\textstyle \{f,{\mathcal {H}}\}+{\frac {\partial f}{\partial t}}=0}. ที่นี่ { ฉ , ซ } {\ displaystyle \ {f, {\ mathcal {H}} \}} \{f,{\mathcal {H}}\}หมายถึงวงเล็บ Poisson

กลศาสตร์ Lagrangian

สมมติว่าระบบจะถูกกำหนดโดยลากรองจ์ Lด้วยพิกัดทั่วไปQ ถ้าLไม่มีการพึ่งพาเวลาอย่างชัดเจน (ดังนั้น ∂ ล ∂ t = 0 {\ textstyle {\ frac {\ partial L} {\ partial t}} = 0} {\textstyle {\frac {\partial L}{\partial t}}=0}) แล้วพลังงานE ที่กำหนดโดย

จ = ∑ ผม [ q ˙ ผม ∂ ล ∂ q ˙ ผม ] - ล {\ displaystyle E = \ sum _ {i} \ left [{\ dot {q}} _ {i} {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} \ ขวา] -L} E=\sum _{i}\left[{\dot q}_{i}{\frac {\partial L}{\partial {\dot q}_{i}}}\right]-L

ได้รับการอนุรักษ์

นอกจากนี้หาก ∂ ล ∂ q = 0 {\ textstyle {\ frac {\ partial L} {\ partial q}} = 0} {\textstyle {\frac {\partial L}{\partial q}}=0}แล้วคิวจะกล่าวว่าเป็นวงจรประสานงานและทั่วไปโมเมนตัมพีที่กำหนดโดย

น = ∂ ล ∂ q ˙ {\ displaystyle p = {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}}}} p={\frac {\partial L}{\partial {\dot q}}}

ได้รับการอนุรักษ์ นี้อาจจะได้มาโดยใช้สมการออยเลอร์-Lagrange

ดูสิ่งนี้ด้วย

  • ระบบอนุรักษ์นิยม
  • ฟังก์ชัน Lyapunov
  • ระบบแฮมิลตัน
  • กฎหมายการอนุรักษ์
  • ทฤษฎีบทของ Noether
  • ค่าใช้จ่าย (ฟิสิกส์)
  • คงที่ (ฟิสิกส์)

อ้างอิง

  1. ^ บลอนชาร์เวนีย์ฮอลล์ (2005) สมการเชิงอนุพันธ์ บรูคส์ / โคลพับลิชชิ่งบจก. 486. ISBN 0-495-01265-3.CS1 maint: หลายชื่อ: รายชื่อผู้เขียน ( ลิงค์ )
Language
  • Thai
  • Français
  • Deutsch
  • Arab
  • Português
  • Nederlands
  • Türkçe
  • Tiếng Việt
  • भारत
  • 日本語
  • 한국어
  • Hmoob
  • ខ្មែរ
  • Africa
  • Русский

©Copyright This page is based on the copyrighted Wikipedia article "/wiki/Conserved_quantity" (Authors); it is used under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License. You may redistribute it, verbatim or modified, providing that you comply with the terms of the CC-BY-SA. Cookie-policy To contact us: mail to admin@tvd.wiki

TOP