一般力學的一個分支,以廣義座標為描述質點系的變數,以牛頓運動定律為基礎,運用數學分析的方法研究宏觀現象中的力學問題。1788年出版的J.-L.拉格朗日的《分析力學》一書,為這門學科奠定瞭基礎。

  分析力學的基本原理有虛功原理和達朗伯原理。前者是分析靜力學的基礎;兩者結合,可得到動力學普遍方程,從而導出分析力學各種系統的動力方程。

  分析力學研究的物件是質點系。質點系可視為一切宏觀物體組成的的力學系統的理想模型。例如剛體、彈性體、流體等以及它們的綜合體都可看作質點系,質點數可由1到無窮。又如太陽系可看作自由質點系。研究太陽系中行星和衛星運動的天體力學同分析力學密切相關,在方法上互相促進。分析力學對於具有約束的質點系的求解更為優越,因為有瞭約束方程,系統的自由度就可減少,運動微分方程組的階數隨之降低,更易於求解。

  分析力學研究的主要內容是:①導出各種力學系統的動力方程,如完整系統的拉格朗日方程、正則方程,非完整系統的阿佩爾方程等;②研究力學的變分原理,如哈密頓原理、最小作用量原理等;③尋求各種力學定理和積分,如對應於可遺坐標的廣義動量積分等;④探討各種動力方程的求解方法以及一切與這個目標靠近的理論,例如研究正則變換以求解正則方程;研究相空間代表點的軌跡,以判別系統的穩定性等。

  在量子力學未建立以前,物理學傢曾用分析力學研究微觀現象的力學問題。從1923年起,量子力學開始建立並逐步完善,才在微觀現象的研究領域中取代瞭分析力學。但是,掌握分析力學的一些基本知識有助於學好量子力學。例如用分析力學知識求出哈密頓函數,再化成哈密頓算符,又自哈密頓-雅可比方程化成波動力學的基本方程──薛定諤方程等。

  A.愛因斯坦提出相對論時,也曾把分析力學的一些方法應用於研究速度接近光速的相對論力學。

  

參考書目

 汪傢訸編:《分析力學》,高等教育出版社,北京,1983。

 L.A.Pars,A Treatise on Analytical Dynamics,Heine-mann,Lindon,1965.

 L.Meirovitch,Methods of Analytical Dynamics,McGraw-Hill,New York,1970.