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极坐标和柱坐标
2.4
笛卡尔坐标系可以描述物体的直线运动及其动力学特性。然而,使用极坐标系来描述旋转运动则更为简便。
在极坐标系中,一个矢量由两个标量分量定义:径向分量和极角。
径向分量表示该向量从原点出发的径向距离。
极角表示向量与正x轴之间的夹角。
此处,正交单位矢量分别沿径向方向及其垂直方向。
如果已知矢量在极坐标系中的标量分量,则可求得其在直角坐标系中的分量。
柱面坐标系是极坐标在三维空间中的推广,适用于描述具有柱对称性的系统。
该系统使用径向距离、方位角和 z 方向来定义一个矢量。
前两个标量分量与极坐标系中的分量类似,而第三个分量表示相对于xy平面的高度。
变换方程将柱坐标系中的向量转换为笛卡尔坐标系中的向量。
在描述物体的位移和速度以及作用在物体上的力时,笛卡尔坐标系是一个非常方便使用的工具。 然而,当我们需要描述物体的旋转时,它就变得非常繁琐。 所以,在描述旋转时,一般采用极坐标系。
在极坐标系中,如上图所示,平面上一点的位置是由两个极坐标给出的。 第一个极坐标是径向坐标,它是从原点到该点的距离。 第二…