拉格朗日力學

完整約束

/ hol-oh-NOM-ik /

一種能純粹寫成「位置之間(也許再加上時間)的關係」的約束,例如「這根桿是剛性的,所以兩端保持固定距離」,或「這顆珠子必須留在鐵絲上」。它乾淨俐落地限定了「東西被允許出現在哪裡」。

它可寫成方程 f(q_1, ..., q_n, t) = 0,只牽涉座標與時間,絕不牽涉速度。每一個獨立的完整約束消去一個自由度,並讓你能消掉一個座標,因而可以在較小的獨立座標組中作業。例如被限制在半徑 R 球面上的質點滿足 x^2 + y^2 + z^2 - R^2 = 0。

完整約束是友善的情形:你總能選到一組自動滿足它的廣義座標,於是裸的尤拉-拉格朗日機制可直接套用;或者你保留多出的座標,並對每個約束用一個拉格朗日乘子,順便還想拿到約束力。若一個約束真的牽涉速度、且無法積分回純位置關係,它就是非完整約束,這套俐落的化約便會失效。

掛在剛性桿上的擺錘滿足完整約束(長度 = 常數),把它的運動從兩個座標化約成一個角度。

只含位置的關係消去一個自由度。

若一個速度約束能被積分成座標關係,它仍算完整約束;唯有無法積分的速度約束才是非完整約束。

又称
holonomic constraint完整約束條件