對質(zhì)點(diǎn)系各質(zhì)點(diǎn)的位置和速度預先施加的幾何學(xué)或運動(dòng)學(xué)的限制。只限制系統位置的約束稱(chēng)幾何約束;若還限制運動(dòng)速度,而且這個(gè)限制不能化為位置的有限形式,則稱(chēng)為運動(dòng)約束或微分約束。約束的數學(xué)表達式稱(chēng)為約束方程。
約束還可分成單面約束和雙面約束。受單面完整約束的質(zhì)點(diǎn)可從約束面的一側脫離;受雙面完整約束的質(zhì)點(diǎn)不能從約束面的任一側脫離。常見(jiàn)的約束有柔性繩索或鏈條約束、光滑接觸面約束、圓柱形鉸鏈和球形鉸鏈約束、鉸鏈支座約束等。約束限制質(zhì)點(diǎn)系中各質(zhì)點(diǎn)的自由運動(dòng),故約束對質(zhì)點(diǎn)系有作用力,稱(chēng)約束反力,簡(jiǎn)稱(chēng)約束力。掌握約束特性,寫(xiě)出約束方程,確定系統的受力狀態(tài),是研究系統運動(dòng)或靜止狀態(tài)的重要依據。
只包含有限約束(包括幾何約束和含時(shí)幾何約束)的動(dòng)力系統稱(chēng)完整系統。拉格朗日方程就是用于完整系統的最著(zhù)名的動(dòng)力學(xué)方程。至少包含一個(gè)不可積微分約束的動(dòng)力系統稱(chēng)非完整系統。對非完整系統,要用更復雜的微分方程來(lái)描述。帶有滾動(dòng)輪子的系統(如自行車(chē)、汽車(chē)、飛機起落架等)大都是非完整系統。
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