Лагранжева механіка - тест
Лагранжева механіка
  • 1. Лагранжева механіка - це математичний апарат для опису динаміки механічних систем в термінах узагальнених координат, швидкостей і сил. Вона базується на принципі стаціонарної дії, де динаміка системи є похідною від єдиної функції, яка називається лагранжіаном. Лагранжіан визначається як різниця між кінетичною та потенційною енергіями системи і кодує всю інформацію, необхідну для опису поведінки системи. Застосовуючи рівняння Ейлера-Лагранжа до лагранжіану, можна отримати рівняння руху системи, які забезпечують потужний та елегантний спосіб аналізу та розв'язання механічних задач. Лагранжева механіка широко використовується у фізиці та інженерії для вивчення різноманітних систем, від простих маятників до складних систем з кількох тіл, і пропонує більш загальний та універсальний підхід у порівнянні з класичною ньютонівською механікою.

    Хто сформулював формалізм механіки Лагранжа?
A) Галілео Галілей
B) Жозеф-Луї Лагранж
C) Джеймс Клерк Максвелл
D) Ісаак Ньютон
  • 2. Лагранжіан визначається як різниця між якою з наступних енергій?
A) Внутрішня та зовнішня енергія
B) Електрична та магнітна енергія
C) Кінетична та потенційна енергія
D) Теплова та механічна енергія
  • 3. Як називається функція, що використовується в механіці Лагранжа, яка описує еволюцію фізичної системи з часом?
A) Реакція
B) Дія
C) Меса
D) Сила
  • 4. Як у лагранжевій механіці називається невелика зміна конфігурації системи?
A) Фактичне переміщення
B) Динамічне зміщення
C) Стаціонарне переміщення
D) Віртуальне переміщення
  • 5. Рівняння руху в лагранжевій механіці виводяться за допомогою якого математичного апарату?
A) Диференціальні рівняння
B) Векторне числення
C) Лінійна алгебра
D) Варіаційне числення
  • 6. Лагранжіан системи є функцією яких змінних?
A) Маса і швидкість
B) Декартові координати та їхні часові похідні
C) Узагальнені координати, їхні часові похідні та час
D) Потенційна енергія та швидкість
  • 7. Який термін використовується для опису набору координат, що однозначно визначають конфігурацію системи в лагранжевій механіці?
A) Декартові координати
B) Полярні координати
C) Сферичні координати
D) Узагальнені координати
  • 8. Який принцип механіки Лагранжа стверджує, що природа прагне йти шляхами, які мінімізують або максимізують певну величину?
A) Другий закон Ньютона
B) Принцип найменшої дії
C) Закон Гука
D) Закон Ома
  • 9. У якому році Жозеф-Луї Лагранж представив свою роботу з лагранжевої механіки Академії наук у Турині?
A) 1788
B) 1760
C) 1755
D) 1803
  • 10. Скільки координат потрібно для унікального визначення конфігурації системи, що складається з N точкових частинок у тривимірному просторі?
A) N
B) 9
C) 6N
D) 3N
  • 11. Що стверджує другий закон Ньютона в контексті системи з N частинок?
A) Сила обернено пропорційна квадрату відстані.
B) Сумарна сила дорівнює масі, помноженій на прискорення, для кожної частинки.
C) Імпульс завжди дорівнює нулю.
D) Енергія зберігається в усіх взаємодіях.
  • 12. Яка основна величина в механіці Лагранжа?
A) Лагранжіан
B) Гамільтоніан
C) Функція сили
D) Кінетична енергія
  • 13. У відсутності електромагнітного поля, яким є нерелятивістський лагранжіан для системи частинок?
A) L = T + V
B) L = T - V
C) L = V - T
D) L = 2T - V
  • 14. Як виражається загальна кінетична енергія 'T' для системи частинок?
A) T = Σ (сума від k=1 до N) m_k2 * v_k
B) T = Σ (сума від k=1 до N) m_k * v_k
C) T = (1/2) Σ (сума від k=1 до N) m_k * v_k2
D) T = (1/3) Σ (сума від k=1 до N) m_k * v_k2
  • 15. Як змінюється потенціальна енергія 'V', якщо існує зовнішнє поле або рушійна сила, що змінюються з часом?
A) V = V(v1, v2, ...)
B) V = V(r1, r2, ...)
C) V залишається постійною.
D) В загальному випадку, V = V(r1, r2, ..., v1, v2, ..., t)
  • 16. Чи може будь-яка функція вважатися лагранжіаном, якщо вона генерує правильні рівняння руху?
A) Так, у відповідності з фізичними законами.
B) Тільки якщо вона включає кінетичну енергію.
C) Тільки якщо вона не включає потенційну енергію.
D) Ні, лише певні функції можуть бути використані.
  • 17. Що вводять разом із лагранжіаном для врахування дисипативних сил, таких як тертя?
A) Функція Райлі, що описує дисипацію енергії
B) Функція потенціальної енергії
C) Рівняння обмежень
D) Символи Крістофеля
  • 18. Які типи обмежень може безпосередньо обробляти лагранжева механіка?
A) Релятивістські обмеження
B) Неголономні обмеження
C) Голономні обмеження
D) Дисперсійні сили
  • 19. Яке з наступних тверджень НЕ є прикладом неголономічного обмеження?
A) Обмеження, що залежать від швидкостей частинок.
B) Обмеження, які можна інтегрувати.
C) Обмеження, що містять нерівності.
D) Обмеження, пов'язані з тертям.
  • 20. У контексті лагранжевої механіки, що представляють собою геодезичні для вільних частинок?
A) Вигнуті шляхи у просторі-часі
B) Шляхи з максимальною енергією
C) Екстремальні траєкторії або шляхи
D) Нелінійні траєкторії прискорення
  • 21. Яке значення мають геодезичні лінії у тривимірному евклідовому просторі?
A) Це криві траєкторії.
B) Вони представляють собою траєкторії максимальної енергії.
C) Це прямі лінії.
D) Це нелінійні траєкторії прискорення.
  • 22. Який зв'язок між другим законом Ньютона та геодезичними лініями для вільних частинок?
A) Геодезичні лінії представляють собою траєкторії, що відповідають максимальній силі.
B) Вільні частинки відхиляються від геодезичних ліній через дію сил.
C) Вільні частинки рухаються по геодезичних лініях, які є екстремальними траєкторіями.
D) Другий закон Ньютона не пов'язаний з геодезичними лініями.
  • 23. Хто вперше представив принцип Даламбера у 1708 році?
A) Жозеф-Луї Лагранж
B) Жак Бернуллі
C) Ісаак Ньютон
D) Леонард Ейлер
  • 24. У якому році Д'Аламбер розвинув цей принцип для вирішення динамічних задач?
A) 1708
B) 1743
C) 1755
D) 1788
  • 25. На що принцип Даламбера дозволяє нам зосередитися в рівняннях руху?
A) Як на обмежених, так і на не обмежених силах.
B) Тільки на прикладених не обмежених силах.
C) Зміни потенціальної енергії.
D) Тільки на обмежених силах.
  • 26. Чому принцип Даламбера не можна легко використовувати для побудови рівнянь руху в довільній системі координат?
A) Цей принцип дійсний лише для лінійних систем.
B) Його можна застосовувати лише до статики.
C) Зв'язки між переміщеннями можуть бути виражені рівнянням обмеження.
D) Він вимагає знання всіх сил, що діють на систему.
  • 27. Який вигляд мають рівняння Лагранжа після перетворення координат?
A) (d/dt)(∂L'/∂Q̇i) = ∂L'/∂Qi + Σj λj (∂ϕ'j/∂Qi).
B) (d/dt)(∂L/∂q̇i) = ∂L/∂qi.
C) (d/dt)(∂L'/∂Qi) = Σj λj (∂ϕ'j/∂Q̇i).
D) (d/dt)(∂L'/∂Qi) = ∂L'/∂Q̇i + Σj λj (∂ϕ'j/∂Q̇i).
  • 28. Яка теорема пов'язує збережені величини з симетріями в лагранжіані?
A) Теорема Ньютона
B) Теорема Нейтера
C) Теорема Ейлера
D) Теорема Лагранжа
  • 29. У механіці Лагранжа, що означає символ ∇ у контексті сил?
A) Скалярний потенціал
B) Оператор градієнта
C) Оператор ротора (крутки)
D) Оператор дивергенції
  • 30. Що означає термін ∂L/∂x˙ в механіці Лагранжа?
A) ∇V
B) m x˙
C) -∂V/∂x
D) d/dt (∂L/∂x)
  • 31. У механіці Лагранжа, що означає вираз d/dt(∂L/∂ẋ)?
A) ∂L/∂x
B) m ẋ
C) -∂V/∂x
D) m ẍ
  • 32. Яка змінна у сферичній системі координат є циклічною, що вказує на те, що вона не з'являється явно в рівнянні Лагранжа?
A) φ
B) θ
C) m
D) r
  • 33. Що зберігається завдяки тому, що φ є циклічною координатою?
A) Кінетична енергія (1/2)mv²
B) Кутовий момент pφ
C) Лінійний момент pr
D) Потенціальна енергія V(r)
  • 34. Яке вираження для збереженого кутового моменту pφ у сферичних координатах?
A) pφ = m(r²θ̇ + sin(θ)φ̇)
B) pφ = (m/2)r²sin(θ)φ̇
C) pφ = mr²sin²(θ)φ̇
D) pφ = m(r² + θ² + φ²)
  • 35. У рівнянні Ейлера-Лагранжа для r, який член представляє відцентрову силу?
A) -mr(θ̇² + sin²(θ)φ̇²)
B) -m(r̈ + θ̇² + sin²(θ)φ̇²)
C) m(r̈ - θ̇² - sin²(θ)φ̇²)
D) mr(θ̇² + sin²(θ)φ̇²)
  • 36. У рівнянні Ейлера-Лагранжа для θ, який член враховує зміну кутового моменту, викликану φ?
A) -mr²sin(θ)cos(θ)φ̇²
B) -mr²sin(θ)φ̇
C) mr²sin(θ)cos(θ)φ̇²
D) m(r²θ̇ + sin(θ)cos(θ)φ̇)
  • 37. Яким є вираз для потенціальної енергії V маятникової системи?
A) Mgy_pend
B) (1/2)mgy_pend2
C) mgx_pend
D) mgy_pend
  • 38. Що представляє собою функція Лагранжа Lcm у задачі про центральні сили між двома тілами?
A) Потенціальна енергія, зумовлена центральною силою.
B) Член, що описує відносний рух.
C) Член, що описує рух центру мас.
D) Загальна кінетична енергія системи.
  • 39. Яке вираження для зменшеної маси μ використовується для позначення залежності від мас m1 та m2?
A) μ = (m1 * m2) / (m1 + m2).
B) μ = (m1 + m2) / 2.
C) μ = m1 - m2.
D) μ = m1 * m2.
  • 40. У полярних координатах, яким є циклічний параметр у лагранжіані відносного руху Lrel?
A) θ (тета).
B) V (потенціальна енергія).
C) r (радіальна відстань).
D) R (положення центру мас).
  • 41. Яке вираження для лагранжевої сили відцентрового прискорення Fcf?
A) Fcf = μr²θ˙.
B) Fcf = μr/θ˙.
C) Fcf = dV/dr.
D) Fcf = μrθ˙² = ℓ²/(μr³).
  • 42. Чи є канонічний імпульс p інваріантним відносно перетворення калібрування?
A) Ні, він не є інваріантним відносно перетворення калібрування.
B) Інваріантність відносно перетворення калібрування не застосовується до канонічного імпульсу.
C) Так, він є інваріантним відносно перетворення калібрування.
D) Це залежить від конкретної системи.
  • 43. Яка з формулювань класичної механіки тісно пов'язана з механікою Лагранжа?
A) Механіка Гамільтона
B) Механіка Рута
C) Формулювання в просторі імпульсів
D) Оптика
  • 44. Як можна отримати гамільтоніан, застосувавши яку трансформацію до лагранжіана?
A) Лежандрова трансформация
B) Розкладання Тейлора
C) Перетворення Фур'є
D) Перетворення Лапласа
  • 45. Яка гібридна формалізація механіки Лагранжа та Гамільтона, яка ефективно обробляє циклічні координати?
A) Механіка Остроградського
B) Формалізм, що використовує простір імпульсів
C) Механіка Рута
D) Релятивістська механіка
  • 46. Яка потенційна проблема виникає при використанні похідних за часом вищого порядку, ніж перший, у механіці Лагранжа?
A) Інстабільність Остроградського
B) Порушення варіаційного принципу
C) Релятивістська несумісність
D) Складність гамільтоніану
  • 47. В якій галузі можна застосовувати механіку Лагранжа, використовуючи варіаційні принципи, для визначення траєкторій світлових променів?
A) Термодинаміка
B) Оптика
C) Квантова механіка
D) Електромагнетизм
  • 48. У релятивістських формулюваннях, що не є легко реалізованим у явно коваріантний спосіб?
A) Збережені імпульси
B) Циклічні координати
C) Динаміка однієї частинки
D) Системи з багатьма частинками
  • 49. У квантовій механіці, яка фундаментальна константа пов'язує дію та квантово-механічну фазу?
A) Гравітаційна константа
B) Швидкість світла
C) Константа Планка
D) Константа Больцмана
Створено з That Quiz — сайт створення тестів для математики з ресурсами для інших предметних областей.