Обобщённые координаты

---

Обобщённые координаты — переменные состояния системы (не путать с её параметрами), описывающие конфигурацию динамической системы относительно некоторой эталонной конфигурации в аналитической механике, а конкретно исследовании динамики твёрдых тел в системе многих тел. Эти переменные должны однозначно определять конфигурацию системы относительно эталонной конфигурации.^[1] Обобщённые скорости — производные по времени обобщённых координат системы.

Пример обобщённой координаты — угол, который определяет местоположение точки, движущейся по окружности. Прилагательное «обобщённая» используется, чтобы отличать эти переменные от традиционного использования термина координат для обозначения декартовых координат: например, описывая расположение точки на окружности через координаты X и Y.

Хотя может существовать много вариантов выбора обобщённых координат физической системы, обычно выбираются переменные, которые удобны для уточнения конфигурации системы и которые упрощают решение уравнения движения. Если эти переменные не зависят друг от друга (независимые переменные), то число независимых обобщённых координат определяется числом степеней свободы системы.^[2][3]

Обобщённые координаты обычно выбираются, чтобы обеспечить минимальное число независимых координат, определяющих конфигурацию системы, которая упрощает формулировку уравнений движения Лагранжа. Однако, может случиться, что в полезном наборе обобщённых координат координаты окажутся зависимыми, что означает, что они связаны одним или более уравнениями связи.

Для системы из N частиц в трёхмерном вещественном координатном пространстве, вектор положения каждой частицы можно записать тройками чисел в декартовых координатах;

Любые векторы можно обозначить как ${\displaystyle \mathbf {r} _{k}}$, где ${\displaystyle k=1,2,\ldots ,N}$ обозначает частицу. Голономная связь — это уравнение ограничения для частицы k^{[4][nb 1]}

---