资源描述:
《常用坐标系中速度_加速度和动量矩推导的矩阵方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、西南二母沈《龙毅研究》2000年第3期(总第56期)、常用坐标系中速度加速度和动量矩推导的矩阵方法邝向军(基拙科学系)本文利用柱坐标、极坐标和球坐标系中的单位矢量与直角坐标系中的单位矢量间的矩阵变,、、换关系对柱坐标极坐标和球坐标系中的速度加速度以及动量矩的表达式分别进行了推导。一、柱坐标系中的速度、加速度和动一矩的表达式,:~rcoso了+rsn:对于柱坐标系位矢芬可以表示为于i夕了+万,直,,标系。单位矢量我们。,,示为,一。坐标,,。单位矢量我,门。。,示…;{Lk」,·-1·,········-·!··!-···········一〔!{……矩。:阵位矢于可以表示为矩阵形式r
2、COSr,一〔O〕·标据数易·单位··换一{……一一…一LkJ...sn,1Jleswe
3、wes5nlweLwera一c05510.月ni6CUes一l沐
4、卜
5、05ino月一is叼A刀eos6A一eosoO速度的直角坐标系表达式可以写为”-一一卜1J、〕,。据单位阵·换关·,·一eos,sin5inreos;〔户口一s夕户o+o夕…{…LkJ一:柱坐标系中的表达式为石~〔户。050一rsin口夕户sins+:eoss夕乏〕.‘、’「、:Qs一5ins二产{{「二{[」,厂。:,51eoso“rr以乙J‘户百+夕万+云百这就是在柱坐标系中的速一L-1二:占刁{{L竺亡:J1】L二仁;
6、J{一6一度表达式。,:同样在柱坐标系中加速度的直角坐标单位矢量表达式可以写为eossn二eos,二sin石一[矛夕一2户i夕夕一e夕一夕沙〕·nCOSrsn艺rCOS·,:、i。·2/夕夕-i。。·。夕同样,据单位矢量·的变换关得到){…区」reossn:eos2:sn石=[口一z分i6口一口口一i口乡.曰、、,.。。、。、。;二sn一一一io沙了臼日rs‘n口十‘犷cos口口一犷s’n口口一十犷cos口口“J[S’二分eos夕:1{二‘1占‘LerJ,..二_.、,J几*;肛二:r:。:。L犷一r口一‘r口十r口“」一(一护)若+(2户夕十沙)若十乏若这就是加速度在{二…Le。
7、对于,:柱坐标系中的表达式质量为m的质点其动量矩在直角坐标系中的表达式可以写为一了一芬xm石一(二coso亨十:sin口+z万)xm了cos:snsn:eos〔(分夕一io乡)了+(分i夕+夕乡)夕+汤万〕。n二eos二二sn:eos二sncosrZ=m(户i头+夕乡一i夕坛)了+m(夕乏+i先乡一户先)了一m乡万,一sn·。。5··5·7·。···。:、/i*十从。乡-从1。、阴。、·脚咫i·乡-,/l」一:根据单位矢量间的矩阵变换关系可以得到其在柱坐标系中的表达式为。n二reos二rsnreosrsinm户。05r,了~〔m矛i口+,o乡一mio坛m口之+。先乡一先一m乡j二;
8、,;,一5in夕J
9、!
10、l!介陀
11、阵卜州l)日eos夕’n犷z。’n厂“”一口」‘”’口一L”二一从气{一{}{言JL亡七J一r二二,:。。mrz夕万十m(三一户)若一m尸乡万这就是柱坐标系中动量矩的表达式二、平面极坐标系速度、加速度和动t矩的表达式、、,只需令柱坐标系的速度z云和z就可加速度和动量矩的表达式中的等于零以分别得到在、:平面极坐标系的速度加速度和动量矩的表达式如下.十:石一户武乡几:2r:蕊一(i-一口)万+(2户夕+句凡‘了-一mrz夕百三、、:球坐标系中的速度加速度和动,矩的表达式在:球坐标系中位矢于可以表示为一7一{尸口巨曰厂一陡声=rsinacosinasin
12、必了+rcos夕万=rsinoeos曰rsinosin必了+rs〔曰而速:度则可以表示为snosos05:snsnsinn二eos;n石=(户iac必+rc决曰乡一i夕i必必)了+(户先i必+os必夕+rsin氏os必之)了+(户eos二snsn05:eosos,snn口一i夕乡)万=[户i灸必+ac必乡一iasi必必,·OSOSCOS/in*in··rc0sin/乡·rsin6c··/口一日·····A,一!·【-····················i;{……:间的变换矩一阵为sinneoss‘n05cos05一5in必必先i必川洲」飞尸今巴色畏eossnAs,n“s,s,n
13、co口eos必si必—5In一刃岁必}兮贡8eos必0LCOSU一SlnU0…:速度的球坐标系表达式容易由以下变换得到sin灸05必+rcos氏05必乡一;sin陇in必方、c。s,一。in汁
14、卜汗一V一snnosnn05i先i曰+rcasi必乡+rsi决必必副‘.。,二;‘n05Coss一si、户s,“今口,‘妙贾Cosa:o卿s’资CO州岁日“一Lrr。’‘s’n口岁」日’}呈sln罗口又}1二1{乞1LCOSU一v.L亡日JLe日Jr:。二,。~户万+乡万+si