7 votos

¿Cómo se escribe la 2ª Ley de Newton utilizando el lenguaje de las formas?

La segunda ley de Newton dice que $F=ma$ .

Suponiendo que la fuerza es conservativa y por lo tanto se puede expresar en términos de un potencial $V$ tenemos que $F=-dV$ .

Tenemos que $V$ al ser una función, también puede ser considerada como una forma 0; por lo que $dV$ y por lo tanto $F$ es una forma 1.

Así que debemos considerar que $ma$ debe expresarse como una forma 1; la sugerencia natural es $a dx$ Pero $a$ es una segunda derivada.

¿Cómo puedo expresar $a$ como una forma 1 de forma natural?

9voto

Gady Puntos 141

En mi opinión, la ecuación de Newton tiene más sentido como ecuación de campos vectoriales. Sea $(M,g)$ sea una variedad (pseudo)riemanniana con una conexión riemanniana $\nabla$ . Entonces las ecuaciones de movimiento para una fuerza conservadora dependiente de la posición $F$ vienen dadas por $$m {}^{\gamma}\nabla_{\frac{d}{dt}} \frac{d\gamma}{dt}=F\circ \gamma=-(\nabla V) \circ \gamma,$$ donde $\gamma: \mathbb{R} \supset I \to M$ es la curva deseada, ${}^{\gamma}\nabla_{\frac{d}{dt}}$ es el pullback de la conexión de Riemann, y $\nabla V$ es el campo vectorial del gradiente de $V$ definido a través de $dV(\cdot)=g(\nabla V, \cdot)$ .

Ahora bien, si quieres escribir esto en términos de formas diferenciales, tendrías que convertir ${}^{\gamma}\nabla_{\frac{d}{dt}} \frac{d\gamma}{dt}$ en el lenguaje de los formularios. ¿Consideras que algo como $$m (g\circ \gamma)({}^{\gamma}\nabla_{\frac{d}{dt}} \frac{d\gamma}{dt}, \cdot)=-(dV \circ \gamma)(\cdot)$$ como una ecuación para formas diferenciales a lo largo de $\gamma$ ¿natural? No lo sé, y no veo una forma "natural" de evitarlo.

0voto

TooBigToFail Puntos 21

Puedes escribir

$$\text dV = - m v \text d v$$

donde $v$ es la velocidad.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X