怎么理解转动自由度?
转动自由度有三个(就是需要三个独立的量来描述),转动轨迹是限制在一个以质心为圆心球面上的,星球在球面的位置可以用两个角度描述:
例如:以球心建立x,y,z坐标,这两个角度就是在x,y平面内的和x的夹角,以及和z轴的夹角。因为和x的夹角取值范围在0到360度加上和z的夹角取值范围在0到180度就可以涵盖球面的任意角落。
扩展资料:
一般在常温下,气体分子都近似看成是刚性分子,振动自由度不考虑。力学系统由一组坐标来描述。
例如:一个质点的三维空间中的运动,在笛卡尔坐标系中,由x,y,z三个坐标来描述;或者在球坐标系中,由r,θ,φ三个坐标描述。
一般n个质点组成的力学系统由3n个坐标来描述。但力学系统中常常存在着各种约束,使得这3n个坐标并不都是独立的。对于n个质点组成的力学系统,若存在m个约束,则系统的自由度为s = 3n - m。
注意此处的气体分子自由度与在对气体分子作热力学能量分析的自由度不同,在做热力学能量分析时还应考虑气体之间的势能变化,故会多出一个自由度。
参考资料来源:百度百科——转动自由度
参考资料来源:百度百科——自由度
自由度的概念是从解析几何中导出的:在一根轴上确定一个点的位置需要一个坐标,在一个面上需要两个坐标,在三维空间中需要三个坐标,这种数学上的确定点位置的独立坐标的最低个数在对应的物理问题中就是质点的自由度。对于质点,空间中最少需要三个坐标,也就是自由度为三。
对于双原子分子ab,以重心o为原点,以轴线aob为x轴,作三维xyz坐标系。则以y轴和z轴为转轴,分子可以转动起来;而如果以x轴为转轴,因为分子ab在x轴上,转动不起来(可以理解为微观上全同,即使转起来也看不出分别)。在x轴上只剩下了振动。
对于三原子或多原子分子,同样作坐标系,则很显然,不管你怎么放,沿x,y,z轴都能转动起来。
质点自由度
(1)一个质点在空间任意运动,需用三个独立坐标(x,y,z)确定其位置。所以自由质点有三个平动自由度 i = 3。
(2)如果对质点的运动加以限制(约束),自由度将减少。如质点被限制在平面或曲面上运动,则 i= 2;如果质点被限制在直线或平面曲线(不是空间曲线)上运动,则其自由度 i = 1。
以上内容参考:百度百科-自由度
想象一下有两颗质量差不多的星球。他们作为一个整体会在三维空间平动,也就是有平动自由度。它们还会绕它们的质心转动(不然引力就会把它们拉到一起的)。这就是脱离于平动的转动自由度。
转动自由度有两个(就是需要两个独立的量来描述),因为它们的转动轨迹是限制在一个以质心为圆心球面上的,星球在球面的哪个位置完全可以用两个角度描述:假设以球心建立x,y,z坐标,这两个角度就是在x,y平面内的和x的夹角,以及和z轴的夹角。用这两个角度可以完全描述,因为和x的夹角取值范围在0到2pi加上和z的夹角取值范围在0变pi就可以涵盖球面的任意角落。
自由度在数学中能够自由取值的变量个数,如有3个变量x、y、z,但x y z=18,因此其自由度等于2。在统计学中,自由度指的是计算某一统计量时,取值不受限制的变量个数。通常df=n-k。其中n为样本含量,k为被限制的条件数或变量个数,或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。自由度通常用于抽样分布中。
“自由度”的概念是从解析几何中导出的:在一根轴上确定一个点的位置需要一个坐标,在一个面上需要两个坐标,在三维空间中需要三个坐标,这种数学上的确定点位置的独立坐标的最低个数在对应的物理问题中就是质点的自由度。对于质点,空间中最少需要三个坐标,也就是自由度为三。
所以,自由度是指问题解u的维数,自由度同时也决定了边界条件的维数。
在固体力学中,最多自由度可达6个,三个线位移{u,v,w}和三个角位移{θx,θy,θz},对应的应力边界条件是线力{fx,fy,fz}和力矩{mx,my,mz},一般结构是以上6这个自由度的子集。例如平面应力应变结构为{u,v};平板结构为{w,θx,θy};三维实体结构为{u,v,w};平面框架结构为{u,v,θz};三维框架结构为全部6个等。
答:自由度的概念是从解析几何中导出的:在一根轴上确定一个点的位置需要一个坐标,在一个面上需要两个坐标,在三维空间中需要三个坐标,这种数学上的确定点位置的独立坐标的最低个数在对应的物理问题中就是质点的自由度。对于...
答:4、空间机构自由度,一个杆件,在空间上完全没有约束,那么这个杆件可以在三个正交方向上平动,还可以以三个正交方向为轴进行转动,那么这个杆件就有6个自由度。
答:1、自由度通常用于描述一个系统或变量的独立自主性或变化的可能性。2、在物理学中,自由度通常与物体的运动有关例如一个质点的三维自由度,它可以在三维空间中沿着三个方向移动或旋转。一个具有n个自由度的系统可以沿着n个...
答:取决于最大的链内基团间的相互作用能,从而形成α螺旋结构、双螺旋结构和椭球状结构的高分子链。1、刚性双分子原子与非刚性双分子原子的自由度计算不同。刚性双原子分子既有3个平动自由度,又有2个转动自由度,总共有...
答:根据常规理解,在机械系统中,转动自由度是有刚度的,这是因为在物体旋转时,通常会受到扭矩的作用,而扭矩会导致物体产生形变,即使是微小的形变也会需要一定的抵抗能力。因此,从常规意义上来说,转动自由度和刚度是相关的。
答:就是这个机构能朝几个方向自由活动变形,比如可以向左右移动就有一个水平的自由度,可以竖向移动就有一个竖向自由度,能转动就有一个转动自由度。这就是了
答:对于双原子分子ab,以重心o为原点,以轴线aob为x轴,作三维xyz坐标系。则以y轴和z轴为转轴,分子可以转动起来;而如果以x轴为转轴,因为分子ab在x轴上,转动不起来(可以理解为微观上全同,即使转起来也看不出分别)。在...
答:自由度指的是计算某一统计量时,取值不受限制的变量个数。通常df=n-k。其中n为样本数量,k为被限制的条件数或变量个数,或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。自由度通常用于抽样分布中。统计学上的自由度是指...
答:自由刚体的自由度为6。对于机械而言,我们多需要它有确定的运动轨迹,所以其自由为1,在平面内沿直线作纯滚动的轮有2个自由度,一个是所沿直线方向的自由度,一个是纯滚动时绕轮轴轴线的转动自由度。水平面运动的球,有5...
答:比如,运动于平面的一个质点,其自由度为 2。又或是,在空间中的两个质点,中间以线连接。所以其自由度 s=3x2-1=5。( 2 个质点有 3 个位移方向,但具有一条线所形成的约束)除了平移自由度外,还有转动自由度及...
18591168010&&怎样理解转动自由度? - 》》》 自由度的概念是从解析几何中导出的:在一根轴上确定一个点的位置需要一个坐标,在一个面上需要两个坐标,在三维空间中需要三个坐标,这种数学上的确定点位置的独立坐标的最低个数在对应的物理问题中就是质点的自由度.对于质点,空...
18591168010&&请解释下转动自由度,比如双原子分子有2个转动自由度,3个以上的多原子分子有3个转动自由度. - 》》》[答案] 你可以这么想象:对于双原子分子ab,以重心o为原点,以轴线aob为x轴,作三维xyz坐标系.则以y轴和z轴为转轴,分子可以转动起来;而如果以x轴为转轴,因为分子ab在x轴上,转动不起来(可以理解为微观上全同,即使转起来也看不...
18591168010&&机械中自由度的定义是什么? - 》》》 譬如一个构件,在空间上完全没有约束,那么它可以在3个正交方向上平动,还可以有三个正交方向的转动,那么就有6个自由度.约束增加,自由度就减少,如果该构件的所有运动都被限制,那自由度就是0(相对惯性坐标系静止的构件). 工...
18591168010&&关于转动自由度的问题,刚体双原子分子的绕轴自转算不算一个自由度? - 》》》[答案] 不算,自由度指的是物体运动的自由程度,是确定物体在空间位置所需的独立坐标数.搞懂自由度是为“能量按自由度均分定理”服务的,从它运动的自由程度方面你也可以认为绕轴转动算一个自由度,但是原子很微小这一转动自由度上几乎没有角动...
18591168010&&物理 自由度 - 》》》 1. 任意两质点间的距离固定,所以这个系统的形状是固定的!这个系统就是一个刚体,所以只需要三个自由度. 2. 如果这是个刚体,平动一个自由度,绕其中心轴转动一个自由度,所以需且只需两个自由度!原命题错误! 3. 自由度就是需要几个未知数来描述整个系统! 如果是刚体,定轴转动,则只有一个自由度.只要一个夹角就行了! 定点应该是两个自由度!
18591168010&&[新人求助]ansys中“自由度”的概念,作用,目的????? 》》》 那我想问楼主,,为什么二维分析中,只有az自由度,而没有ay,ax吗.如果自由度是要求解的量,那么2维情况下的自由度应该是ax和ay,而az只有在三维情况下才有啊..这个怎么解释..
18591168010&&大学物理中关于自由度的解释(具体) - 》》》[答案] 一般情况下,自由度分为平动和转动两大类,每大类又能分成在三个不同方向的值.因此总共有六个自由度.
18591168010&&ansys中的自由度dof都有哪些?各代表什么含义? - 》》》 ux uy uz是x,y,z方向位移约束.还有rot,是指转动自由度~
18591168010&&转动自由度是怎么算的,我知道氮气的平动自由度是5 - 》》》 我擦,平动自由度怎么有五个,三维空间平动只有三个.任何自由度的确定都是看唯一确定系统的状态(广义坐标)需要的独立坐标的个数.对于转动,如果系统是刚性棒(你所说的氮气分子近似可以这么看)那么确定他的空间指向需要两个角度,分别是方向矢量对x轴的夹角和对y轴的夹角(由于余弦平方求和等于1那个等式,只有两个角式独立的),所以转动自由度为2.三维刚体有三个转动自由度(三个欧拉角):取三维刚体的三个不共线的三个点,形成一个平面,该平面的法向量有两个自由度(之前那个一维问题),然后这个平面相对于法向量自转有一个转动角的自由度,共计三个转动自由度.
18591168010&&关于理论力学里自由度的问题~请详细解释下自由度的概念还有问下在平面内沿直线作纯滚动的轮的自由度是多少,为什么在水平面运动是球的自由度是多... - 》》》[答案] 自由度:确定物体的位置所需要的独立坐标数称作物体的自由度.空间自由刚体有6个自由度,分别是x、y、z直线方向上的3个自由度,和分别绕x、y、z轴转动的3个旋转自由度 在确定的曲线上运动的质点自由度为1,在确定的曲面...