History of Physics

第 09 篇图片与制图说明

核对日期:2026-09-16。

真实原书页

  • 文件:ph09-lagrange-preface-1788.jpg,2525 × 3178,1,034,585 字节。
  • Joseph-Louis Lagrange,Méchanique analitique,Paris:chez la veuve Desaint,1788,Avertissement,印刷第 VI 页(字形作 vj)。藏于 ETH-Bibliothek Zürich,Rar 5505。
  • 原件著录与公共领域标记,持久标识,Public Domain Mark 1.0。
  • IIIF manifest 的序言部分包含 canvas 2488405、2488406;采用第二个,其标签明确为 VI。
  • 实际下载的原分辨率图像。本地保存返回的 JPEG 原字节,无裁切、改色、旋转、修补或生成式改绘。manifest 另存于研究目录用于核对。
  • 页中说明不用几何图形展开力学论证,页底仍有装饰刻画;正文和图注已作此区分。此页是1788首版,不是1811或1868重印页。

原创插图与数值数据

脚本:chapter09_figures.py(代码保留在本地笔记库),共享图形样式:history_illustration.py(代码保留在本地笔记库)。使用 Python、NumPy、Matplotlib 与 Pillow,字体 Microsoft YaHei。以下全部是现代教学重述,不冒充历史实验记录。

文件 计算与假设
ph09-brachistochrone.png 无摩擦点质量、静止出发、匀强重力 g=9.81 m/s²,终点水平距离与向下落差均为1 m。摆线 x=r(θ−sinθ)、y=r(1−cosθ),解得 r≈0.572917 m、终角≈2.412011 rad。用时 θ√(r/g)≈0.582895 s,弧长4r[1−cos(θ/2)]≈1.474107 m。直线用时2/√g≈0.638551 s,路程√2 m。
ph09-pendulum-coordinate.png 固定悬点与绳长的平面单摆,y向下,x=l sinθ、y=l cosθ。张力径向、允许虚位移切向;画出的θ为32°,箭头长度仅示意,不表示力与位移具有同一单位。
ph09-stationary-action.png 自由粒子 m=1 kg,在T=1 s内从x=0到D=1 m。试探族 x(t)=Dt/T+a sin(πt/T),S(a)=mD²/(2T)+mπ²a²/(4T)。本例极小值位于a=0,不能推出所有系统的作用量均为极小。
ph09-phase-space.png 简谐振子 m=1 kg、k=1 N/m、E=0.5 J;q=cos(t) m、p=−sin(t) kg·m/s,t以秒计。正则方程给出顺时针轨道。位置、动量轴量纲不同,所画数值圆不是物理空间圆轨道。
ph09-symmetry-conservation.png 诺特定理的典型有限参数连续对称关系。须限定作用量理论、边界与变换条件;有外部驱动的子系统可能不具备所列对称性。

数据文件:ph09-brachistochrone.csv 为摆线参数、水平位置和向下落差;ph09-stationary-action.csv 为试探参数a(m)及作用量(J·s)。数值模型、坐标方向、图文排版与图片解码已逐项检查。所有图片通过笔记库本地相对路径引用。

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