2.5.2 量纲齐次原则
用数学公式表示一个物理定律时,等号两端必须保持量纲的一致,这件事就称为量纲齐次性原则 (Dimensional Homogeneity) 。量纲分析就是利用量纲齐次原则来寻求物理量之间的关系,从而给出其数学模型。为说明其基本原理和方法,先看一个例子。
单摆运动 质量为 的小球系在长度为 的线的一端,稍偏离平衡位置后小球在重力 作用下( 为重力加速度)便开始做往复摆动。忽略阻力,求摆动周期 的表达式。
本问题已经利用力学规律给出结果。现在,我们使用量纲分析的方法导出这个结果。在这个问题中出现的物理量有 , , , ,设它们之间有关系式
(1)
其中 是待定常数, 是无量纲的比例系数。取( 1 )式的量纲表达式,即
将 代入得
(2)
按照量纲齐次原则应有
(3)