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