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簡單動力學圖片

發布時間: 2022-04-18 16:47:56

❶ 大學物理動力學問題(簡單

假設物體在某一時刻相對於斜面的速度為V,此時斜面的速度為u,那麼物體相對於地面的水平速度為(u-vcos)θ)

如果系統水平方向的動量守恆,則:

Mu+m(u-vcosθ)=0

解為u=mvcosθ/(M+M)

兩邊的時間t積分:

∫udt=m/(m+m)∫vcosθdt

∫ UDT-----是斜面相對於地面的位移X

∫vcosθDT——物體相對於斜面的水平位移,即H/tanθ

因此,斜面的位移x=MH/(M+M)tanθ,

其實,直接用動力學基本方程(牛頓第二定律)分析也是可以的。

❷ 這是一道大學理論力學的動力學計算題,圖我就不給了,很簡單的圖,一根桿直立於水平面就好了

由機械能守恆:mg*L/2=m*Vc^2/2+Jc*w^2/2
其中Vc為剛到達地面時質心的速度,方向垂直向下,W為要求的角速度,Jc=mL^2/12為轉動慣量。
gL=Vc^2+(Lw)^2/12 (1)
設桿接觸地面的那一端為A,則其速度方向為水平方向,質心C的速度方向垂直向下(水平方向動量守恆),因此A點為速度瞬心, Vc=Lw/2 (2)
(1)、(2)得, w=(3g/L)^(0.5)
設質心的加速度為ac,約束力為Fn,以e表示角加速度,則
mac=mg-Fn Jc*e=Fn*L/2
消去Fn L*e/6=g-ac
由於A點的加速度方向沿水平方向,因此以C點為基點考慮A點,有關系式 ac-e*L/2=0
可求得 ac=3g/4 Fn=mg/4

❸ 分子動力學的基本步驟

用抽樣所得體系的各個狀態計算當時體系的勢能,進而計算構型積分。作用勢與動力學計算
作用勢的選擇與動力學計算的關系極為密切,選擇不同的作用勢,體系的勢能面會有不同的形狀,動力學計算所得的分子運動 和 分子內部運動的軌跡也會不同,進而影響到抽樣的結果和抽樣結果的勢能計算,在計算宏觀體積和微觀成分關系的時候主要採用剛球模型的二體勢,計算系統能量,熵等關系時早期多採用Lennard-Jones、morse勢等雙體勢模型,對於金屬計算,主要採用morse勢,但是由於通過實驗擬合的對勢容易導致柯西關系,與實驗不符,因此在後來的模擬中有人提出採用EAM等多體勢模型,或者採用第一性原理計算結果通過一定的物理方法來擬合二體勢函數。但是相對於二體勢模型,多體勢往往缺乏明確的表達式,參量很多,模擬收斂速度很慢,給應用帶來很大的困難,因此在一般應用中,通過第一性原理計算結果擬合勢函數的L-J,morse等勢模型的應用仍然非常廣泛。 以下是做模擬的一般性步驟,具體的步驟和過程依賴於確定的系統或者是軟體,但這不影響我們把它當成一個入門指南:
1)首先我們需要對我們所要模擬的系統做一個簡單的評估, 三個問題是我們必須要明確的:
做什麼(what to do)為什麼做(why to do)怎麼做(how to do)
2)選擇合適的模擬工具,大前提是它能夠實現你所感興趣的目標,這需要你非常謹慎的查閱文獻,看看別人用這個工具都做了些什麼,有沒有和你相關的,千萬不要做到一半才發現原來這個工具根本就不能實現你所感興趣的idea,切記!
考慮1:軟體的選擇,這通常和軟體主流使用的力場有關,而軟體本身就具體一定的偏向性,比如說,做蛋白體系,Gromacs,Amber,Namd均可;做DNA, RNA體系,首選肯定是Amber;做界面體系,Dl_POLY比較強大,另外做材料體系,Lammps會是一個不錯的選擇
考慮2:力場的選擇。力場是來描述體系中最小單元間的相互作用的,是用量化等方法計算擬合後生成的經驗式,有人會嫌它粗糙,但是它確確實實給我們模擬大系統提供了可能,只能說關注的切入點不同罷了。常見的有三類力場:全原子力場,聯合力場,粗粒化力場;當然還有所謂第一代,第二代,第三代力場的說法,這里就不一一列舉了。
再次提醒注意:必須選擇適合於我們所關注體系和我們所感興趣的性質及現象的力場。
3)通過實驗數據或者是某些工具得到體系內的每一個分子的初始結構坐標文件,之後,我們需要按我們的想法把這些分子按照一定的規則或是隨機的排列在一起,從而得到整個系統的初始結構,這也是我們模擬的輸入文件。
4)結構輸入文件得到了,我們還需要力場參數輸入文件,也就是針對我們系統的力場文件,這通常由所選用的力場決定,比如鍵參數和非鍵參數等勢能函數的輸入參數。
5)體系的大小通常由你所選用的box大小決定,我們必須對可行性與合理性做出評估,從而確定體系的大小,這依賴於具體的體系,這里不細說了。6)由於初始構象可能會存在兩個原子挨的太近的情況(稱之為bad contact),所以需要在正式模擬開始的第一步進行體系能量最小化,比較常用的能量最小化有兩種,最速下降法和共軛梯度法,最速下降法是快速移除體系內應力的好方法,但是接近能量極小點時收斂比較慢,而共軛梯度法在能量極小點附近收斂相對效率高一些,所有我們一般做能量最小化都是在最速下降法優化完之後再用共軛梯度法優化,這樣做能有效的保證後續模擬的進行。
7)以平衡態模擬為例,你需要設置適當的模擬參數,並且保證這些參數設置和力場的產生相一致,舉個簡單的例子,gromos力場是用的范德華勢雙截斷來定范德華參數的,若你也用gromos力場的話也應該用雙截斷來處理范德華相互作用。常見的模擬思路是,先在NVT下約束住你的溶質(劑)做限制性模擬,這是一個升溫的過程,當溫度達到你的設定後, 接著做NPT模擬,此過程將調整體系的壓強進而使體系密度收斂。
經過一段時間的平衡模擬,在確定系統弛豫已經完全消除之後,就可以開始取數據了。如何判斷體系達到平衡,這個問題是比較技術性的問題,簡單的講可以通過以下幾種方式,一,看能量(勢能,動能和總能)是否收斂;二,看系統的壓強,密度等等是否收斂;三看系統的RMSD是否達到你能接受的范圍,等等。
8)運行足夠長時間的模擬以確定我們所感興趣的現象或是性質能夠被觀測到,並且務必確保此現象出現的可重復性。
9)數據拿到手後,很容易通過一些可視化軟體得到軌跡動畫,但這並不能拿來發文章。真正的工作才剛剛開始——分析數據,你所感興趣的現象或性質只是表面,隱含在它們之中的機理才是文章中的主題。

❹ 用什麼軟體畫力學模型圖,比如包括質量、彈簧、阻尼在內的動力系統簡圖。

visio的力學庫文件是自己製作的,

❺ 零級動力學和一級動力學的區別

從生理學看,體液被分為血漿、細胞間液及細胞內液幾個部分。為了說明葯動學基本概念及規律現假定機體為一個整體,體液存在於單一空間,葯物分布瞬時達到平衡(一室模型)。問題雖然被簡單化,但所得理論公式不失為臨床應用提供了基本規律。按此假設條件,葯物在體內隨時間變化可用下列基本通式表達:dC/dt=kCn.C為血葯濃度,常用血漿葯物濃度。k為常數,t為時間。由於C為單位血漿容積中的葯量(A),故C也可用A代替:dA/dt=kCn,式中n=0時為零級動力學,n=1時為一級動力學,葯物吸收時C(或A)為正值,消除時C(或A)為負值。在臨床應用中葯物消除動力學公式比較常用,故以此為例如以推導和說明。

零級消除動力學

當n=0時,-dC/dt=KC0=K(為了和一級動力學中消除速率常數區別,用K代k),將上式積分得:

Ct=C0-Kt,C0為初始血葯濃度,Ct為t時的血葯濃度,以C為縱座標、t為橫座標作圖呈直線,斜率為K,當Ct/C0=1/2時,即體內血漿濃度下降一半(或體內葯量減少一半)時,t為葯物消除半衰期(t1/2)。

按公式1/2C0=C0-Kt1/2可見按零級動力學消除的葯物血漿半衰期隨C0下降而縮短,不是固定數值。零級動力學公式與酶學中的Michaelis-Menten公式相似,S為酶的底物,Vmax為最大催化速度,Km為米氏常數。當[S]>>Km時,Km可略去不計,ds/dt=Vmax,即酶以其最大速度催化。零級動力學公式與此一致,說明當體內葯物過多時,機體只能以最大能力將體內葯物消除。消除速度與C0高低無關,因此是恆速消除。例如飲酒過量時,一般常人只能以每小時10ml乙醇恆速消除。當血葯濃度下降至最大消除能力以下時,則按一級動力學消除。
一級動力學過程 (first-order Kinetic process) 一級動力學過程又稱一級速率過程,是指葯物在某房室或某部位的轉運速率(dC / dt)與該房室或該部位的葯量或濃度的一次方成正比. 描述一級動力學過程的公式 dC ―― = -KC dt (C為葯物濃度,K為一級速率常數) 上式積分,得:C = C0 e-kt (C0為葯物起始濃度) 上式改為常用對數式,則: K log C = logC0 -――t 2.303 可見,將t時葯物濃度的對數對時間作圖,可得一條直線,其斜率為-K/2.303.

❻ 反應動力學的動力學模型

按化學反應的不同特點和不同的應用要求,常用的動力學模型有: 從實用角度出發,不涉及反應機理,以較簡單的數學方程式對實驗數據進行擬合,通常用冪函數式表示。
對於有成千上萬種組分參加的復雜反應過程(如石油煉制中的催化裂化),建立描述每種組分在反應過程中的變化的分子反應模型是不可能的。近年來發展了集總動力學方法,將反應系統中的所有組分歸並成數目有限的集總組分,然後建立集總組分的動力學模型。集總動力學模型已成功地用於催化裂化、催化重整、加氫裂化等石油煉制過程。

❼ 問下什麼是動力學

動力學是理論力學的一個分支學科,它主要研究作用於物體的力與物體運動的關系。動力學的研究對象是運動速度遠小於光速的宏觀物體。動力學是物理學和天文學的基礎,也是許多工程學科的基礎。許多數學上的進展也常與解決動力學問題有關,所以數學家對動力學有著濃厚的興趣。

動力學的研究以牛頓運動定律為基礎;牛頓運動定律的建立則以實驗為依據。動力學是牛頓力學或經典力學的一部分,但自20世紀以來,動力學又常被人們理解為側重於工程技術應用方面的一個力學分支。

動力學的發展簡史

力學的發展,從闡述最簡單的物體平衡規律,到建立運動的一般規律,經歷了大約二十個世紀。前人積累的大量力學知識,對後來動力學的研究工作有著重要的作用,尤其是天文學家哥白尼和開普勒的宇宙觀。

17世紀初期,義大利物理學家和天文學家伽利略用實驗揭示了物質的慣性原理,用物體在光滑斜面上的加速下滑實驗,揭示了等加速運動規律,並認識到地面附近的重力加速度值不因物體的質量而異,它近似一個常量,進而研究了拋射運動和質點運動的普遍規律。伽利略的研究開創了為後人所普遍使用的,從實驗出發又用實驗驗證理論結果的治學方法。

17世紀,英國大科學家牛頓和德國數學家萊布尼茲建立了的微積分學,使動力學研究進入了一個嶄新的時代。牛頓在1687年出版的巨著《自然哲學的數學原理》中,明確地提出了慣性定律、質點運動定律、作用和反作用定律、力的獨立作用定律。他在尋找落體運動和天體運動的原因時,發現了萬有引力定律,並根據它導出了開普勒定律,驗證了月球繞地球轉動的向心加速度同重力加速度的關系,說明了地球上的潮汐現象,建立了十分嚴格而完善的力學定律體系。

動力學以牛頓第二定律為核心,這個定律指出了力、加速度、質量三者間的關系。牛頓首先引入了質量的概念,而把它和物體的重力區分開來,說明物體的重力只是地球對物體的引力。作用和反作用定律建立以後,人們開展了質點動力學的研究。

牛頓的力學工作和微積分工作是不可分的。從此,動力學就成為一門建立在實驗、觀察和數學分析之上的嚴密科學,從而奠定現代力學的基礎。

17世紀荷蘭科學家惠更斯通過對擺的觀察,得到了地球重力加速度,建立了擺的運動方程。惠更斯又在研究錐擺時確立了離心力的概念;此外,他還提出了轉動慣量的概念。

牛頓定律發表100年後,法國數學家拉格朗日建立了能應用於完整系統的拉格朗日方程。這組方程式不同於牛頓第二定律的力和加速度的形式,而是用廣義坐標為自變數通過拉格朗日函數來表示的。拉格朗日體系對某些類型問題(例如小振盪理論和剛體動力學)的研究比牛頓定律更為方便。

剛體的概念是由歐拉引入的。18世紀瑞士學者歐拉把牛頓第二定律推廣到剛體,他應用三個歐拉角來表示剛體繞定點的角位移,又定義轉動慣量,並導得了剛體定點轉動的運動微分方程。這樣就完整地建立了描述具有六個自由度的剛體普遍運動方程。對於剛體來說,內力所做的功之和為零。因此,剛體動力學就成為研究一般固體運動的近似理論。

1755年歐拉又建立了理想流體的動力學方程;1758年伯努利得到關於沿流線的能量積分(稱為伯努利方程);1822年納維得到了不可壓縮性流體的動力學方程;1855年許貢紐研究了連續介質中的激波。這樣動力學就滲透到各種形態物質的領域中去了。例如,在彈性力學中,由於研究碰撞、振動、彈性波傳播等問題的需要而建立了彈性動力學,它可以應用於研究地震波的傳動。

19世紀英國數學家漢密爾頓用變分原理推導出漢密爾頓正則方程,此方程是以廣義坐標和廣義動量為變數,用漢密爾頓函數來表示的一階方程組,其形式是對稱的。用正則方程描述運動所形成的體系,稱為漢密爾頓體系或漢密爾頓動力學,它是經典統計力學的基礎,又是量子力學借鑒的範例。漢密爾頓體系適用於攝動理論,例如天體力學的攝動問題,並對理解復雜力學系統運動的一般性質起重要作用。

拉格朗日動力學和漢密爾頓動力學所依據的力學原理與牛頓的力學原理,在經典力學的范疇內是等價的,但它們研究的途徑或方法則不相同。直接運用牛頓方程的力學體系有時稱為矢量力學;拉格朗日和漢密爾頓的動力學則稱為分析力學。

動力學的基本內容

動力學的基本內容包括質點動力學、質點系動力學、剛體動力學、達朗貝爾原理等。以動力學為基礎而發展出來的應用學科有天體力學、振動理論、運動穩定性理論,陀螺力學、外彈道學、變質量力學,以及正在發展中的多剛體系統動力學等。

質點動力學有兩類基本問題:一是已知質點的運動,求作用於質點上的力;二是已知作用於質點上的力,求質點的運動。求解第一類問題時只要對質點的運動方程取二階導數,得到質點的加速度,代入牛頓第二定律,即可求得力;求解第二類問題時需要求解質點運動微分方程或求積分。

動力學普遍定理是質點系動力學的基本定理,它包括動量定理、動量矩定理、動能定理以及由這三個基本定理推導出來的其他一些定理。動量、動量矩和動能是描述質點、質點系和剛體運動的基本物理量。作用於力學模型上的力或力矩,與這些物理量之間的關系構成了動力學普遍定理。

剛體的特點是其質點之間距離的不變性。歐拉動力學方程是剛體動力學的基本方程,剛體定點轉動動力學則是動力學中的經典理論。陀螺力學的形成說明剛體動力學在工程技術中的應用具有重要意義。多剛體系統動力學是20世紀60年代以來,由於新技術發展而形成的新分支,其研究方法與經典理論的研究方法有所不同。

達朗貝爾原理是研究非自由質點系動力學的一個普遍而有效的方法。這種方法是在牛頓運動定律的基礎上引入慣性力的概念,從而用靜力學中研究平衡問題的方法來研究動力學中不平衡的問題,所以又稱為動靜法。

動力學的應用

對動力學的研究使人們掌握了物體的運動規律,並能夠為人類進行更好的服務。例如,牛頓發現了萬有引力定律,解釋了開普勒定律,為近代星際航行,發射飛行器考察月球、火星、金星等等開辟了道路。

自20世紀初相對論問世以後,牛頓力學的時空概念和其他一些力學量的基本概念有了重大改變。實驗結果也說明:當物體速度接近於光速時,經典動力學就完全不適用了。但是,在工程等實際問題中,所接觸到的宏觀物體的運動速度都遠小於光速,用牛頓力學進行研究不但足夠精確,而且遠比相對論計算簡單。因此,經典動力學仍是解決實際工程問題的基礎。

在目前所研究的力學系統中,需要考慮的因素逐漸增多,例如,變質量、非整、非線性、非保守還加上反饋控制、隨機因素等,使運動微分方程越來越復雜,可正確求解的問題越來越少,許多動力學問題都需要用數值計演算法近似地求解,微型、高速、大容量的電子計算機的應用,解決了計算復雜的困難。

目前動力學系統的研究領域還在不斷擴大,例如增加熱和電等成為系統動力學;增加生命系統的活動成為生物動力學等,這都使得動力學在深度和廣度兩個方面有了進一步的發展。

❽ 系統動力學的系統原理

聖吉的理論基礎,來源於他的導師佛里斯特提出的系統動力學(System Dynamics)。所謂系統動力學,就是對整體運作本質的思考方式,把結構的方法、功能的方法和歷史的方法融為一個整體,其目的在於提升人類組織的「群體智力」。它與混沌理論(Chaos Theory)和復雜性科學(Scienceof Complexity)所探討的內容相同。
佛里斯特在20世紀中期,對一系列社會經濟問題進行系統動力學的創造性研究,取得了令人矚目的成績。1958年,他發表的論文《工業動力學—決策的一個重要突破口》,首次把系統動力學運用於工業研究;1965年,他又發表論文《企業的新設計》,進一步深化了系統動力學在工業中的運用;1968年,他出版的《系統原理》一書,全面論述了系統動力學的基本原理和方法,至此,系統動力學從理論上整體完成;1971年,他又把研究的對象延伸到了世界范圍,出版《世界動力學》一書,提出了研究全球發展問題的「世界模型」(WorldModel)。
眾所周知,在20世紀60~70年代,羅馬俱樂部曾經探討過人類目前及未來所面臨的困境,並提出了「增長的極限」這一重要理念。結果他們發現問題太過復雜,根本無法思考。最後佛里斯特運用他的系統動力學理論,以五個重要因素建立了系統動力模擬的「世界模型Ⅱ」。《增長的極限》這本探討人類困境的未來學著作,就是佛里斯特的弟子梅多斯(D.H.Meadows)等人完成的,其中進一步提出了更為細致的「世界模型Ⅲ」。這兩個模型在世界范圍內引起了極大的反響。繼「世界模型」之後,佛里斯特等又開始進行歷時十多年的美國「國家模型」研究,運用他的方法,在宏觀經濟學和微觀經濟學之間架起了橋梁。
系統動力學是在總結運籌學的基礎上,為適應現代社會系統的管理需要而發展起來的。它不是依據抽象的假設,而是以現實世界的存在為前提,不追求「最佳解」,而是從整體出發尋求改善系統行為的機會和途徑。從技巧上說,它不是依據數學邏輯的推演而獲得答案,而是依據對系統的實際觀測信息建立動態的模擬模型,並通過計算機試驗來獲得對系統未來行為的描述。簡單而言,「系統動力學是研究社會系統動態行為的計算機模擬方法」。具體而言,系統動力學包括如下幾點。①系統動力學將生命系統和非生命系統都作為信息反饋系統來研究,並且認為,在每個系統之中都存在著信息反饋機制,而這恰恰是控制論的重要觀點,所以,系統動力學是以控制論為理論基礎的;②系統動力學把研究對象劃分為若乾子系統,並且建立起各個子系統之間的因果關系網路,立足於整體以及整體之間的關系研究,以整體觀替代傳統的元素觀;③系統動力學的研究方法是建立計算機模擬模型—流圖和構造方程式,實行計算機模擬試驗,驗證模型的有效性,為戰略與決策的制定提供依據。
作為佛里斯特的弟子,聖吉的「第五項修煉」採取了系統動力學的哲學理念,但大大簡化了系統的模型結構(聖吉的著作中,所謂模型,往往是一個非常簡單的環狀反饋示意圖),而且把直覺、感悟和意念引入思考方式。這樣,他把艱深的系統動力學轉變為人人易懂的系統思考,並在企業組織中實踐和推廣。
聖吉的「組織學習實驗室」,實際上就是一個簡化並壓縮了的系統動力模擬實驗,他稱之為「微世界」(Microworld)。在這里,進行「修煉」的經理可以嘗試各種可能的構想、策略所發生的情景變化,以及其中可能出現的各種搭配。聖吉將這里視為組織創造與學習的演練場。在這種實驗室中,可以把長期的演變發展過程加以「壓縮」觀察,進而尋求解決之道,也可以用於許多與人有關的變數研究。其最終目的,正如聖吉自己比喻的那樣,類似於孩子游戲,通過蹺蹺板學習杠桿原理,通過盪鞦韆學習鍾擺原理,通過「過家家」掌握社會系統。
20世紀涌現出了許多新的管理思想,聖吉提出的第五項修煉是比較特別的一種。其特別之處就在於它專注於復雜現象背後的整體和本質,並尋求問題的「真解」。聖吉的五項修煉是一個系統思考的整體。所謂「修煉」,不僅僅是一種技術訓練,更是一種理念培養。系統思考有助於將五項修煉更好地結合起來,探究各項修煉之間的互動關系,並不斷探究如何使整體效用發揮到最大。五項修煉的真正目的,在於實現個人與組織之間的和諧,並最終促進人的發展和價值的真正實現。
聖吉的組織修煉思想與方法,一方面在許多企業中得到推廣運用,另一方面也受到了許多管理學家的質疑。其中,最重要的就是羅伯特·路易斯·佛勒德(RobertLouisFlood)的《反思第五項修煉》(有中信出版社和廣西師大出版社兩個漢譯版本)。佛勒德也是從系統思維出發,但他認為聖吉的思考過於狹隘。佛勒德對聖吉的挑戰是從下列觀點展開的:在貌似難以捉摸的復雜性之下,存在著一種潛在的秩序,這種秩序毋寧說隱含著簡單性。運用開放系統理論,完全可以了解這種秩序。由此,他對聖吉的觀點進行了修正,以求提高人類應對復雜世界的能力,這種修正的最終目標是,對不可管理的事物實施管理,對不可組織的事物進行組織,對不可了解的事物加以了解。當然,這種批評是對聖吉的延伸和矯正,而不是對聖吉的否定。掌握這種批評,有助於人們更好地認識聖吉的思想。

❾ 運動學與動力學有什麼區別啊

運動學與動力學的區別:特點不同、研究方向不同、性質不同

一、特點不同

1、運動學:描述和研究物體位置隨時間的變化規律的力學分支。以研究質點和剛體這兩個簡化模型的運動為基礎,並進一步研究變形體(彈性體、流體等) 的運動。

2、動力學:是物理學和天文學的基礎,也是許多工程學科的基礎。數學上的進展常與解決動力學問題有關。

二、研究方向不同

1、運動學:主要研究點的運動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運動特徵。

2、動力學:主要研究作用於物體的力與物體運動的關系。研究對象是運動速度遠小於光速的宏觀物體。

三、性質不同

1、運動學:運用幾何學的方運動學法來研究物體的運動,通常不考慮力和質量等因素的影響。對任何運動的描述都是相對的。運動的相對性即在不同的參照系中時間和空間的量度相同,和參照系的運動無關。

2、動力學:已知質點的運動,求作用於質點上的力;已知作用於質點上的力,求質點的運動。

❿ 動力學與運動學的區別

①動力學與運動學兩者處理的結果不同:運動學主要是處理各種運動;而動力學主要是處理各種使物體運動的力。

②動力學與運動學兩者先後順序不同:物體運動,就必須有動力支持。所以,動力是因,運動是果。有運動一定用力,用力不一定運動。

③動力學與運動學兩者研究對象不同:動力學研究即既涉及運動又涉及受力情況的,或者說跟物體質量有關系的問題。常與牛頓第二定律或動能定理、動量定理等式子中含有m的學問。而運動學不涉及這一點。