Главная > АСИМПТОТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕЛИНЕЙНОЙ МЕХАНИКИ (Н. Н.МОИСЕЕВ)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Мы рассмотрели процедуру применения схемы Ван-дер-Поля для нахождения приближенных решений уравнения (3.1). Она может быть легко обобщена на широкий класс систем уравнений, близких к гамильтоновским. Одним из представителей таких систем является уравнение.
\[
\frac{d}{d t}(m(\tau) \dot{z})+f(z, \tau)=\varepsilon \varphi(z, \dot{z}, \tau) .
\]

Для этого случая повторим все рассуждения данного параграфа. Считая, как и раньше, что решение порождающего уравнения

нам известно:
\[
m \ddot{z}+f(z, \tau)=0, \tau=\text { const },
\]
\[
z=Q(x, y, \tau),
\]

сделаем замену переменного (2.5′) и (2.6′). Выписав уравнение совместности и подставив эти функции в уравнение (3.15), мы получим
\[
\begin{array}{c}
Q_{x} \dot{x}+Q_{y} \dot{y}-\omega Q_{y}=-\varepsilon Q_{\tau} \\
m \dot{x}\left(\omega_{x} Q_{y}+\omega Q_{x y}\right)+m \omega Q_{y y} \dot{y}+f(Q, \tau)= \\
=\varepsilon \varphi-\varepsilon\left\{\omega_{\tau} m Q_{y}+\omega m Q_{y \tau}+m_{\tau} \omega Q_{y}\right\} .
\end{array}
\]

Разрешая эти уравнения относительно $\dot{x}$ и $\dot{y}$ и используя выражения для $\Delta$, $\xi_{1}$ и $\xi_{2}$, мы придем к следующей системе уравнений:
\[
\left.\begin{array}{l}
\dot{x}=-\frac{\varepsilon}{m \Delta} \varphi Q_{y}-\frac{\varepsilon}{\Delta} \xi_{1}+\frac{\varepsilon}{m \Delta} m_{\tau} \omega Q_{y}^{2}, \\
\dot{y}=\omega+\frac{\varepsilon}{m \Delta} \varphi Q_{x}+\frac{\varepsilon}{\Delta} \xi_{2}-\frac{\varepsilon}{m \Delta} m_{\tau} \omega Q_{y} Q_{x} .
\end{array}\right\}
\]

Система (3.16) совершенно аналогична системе (3.4). Проводя операцию осреднения, мы получим систему укороченных уравнений
\[
\left.\begin{array}{l}
\dot{x}=-\frac{\varepsilon}{2 \pi m \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \varphi Q_{y} d y-\frac{\boldsymbol{\varepsilon}}{2 \pi \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \xi_{1} d y+\frac{\varepsilon}{2 \pi m \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \omega Q_{y}^{2} d y, \\
\dot{y}=\omega+\frac{\varepsilon}{2 \pi m \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \varphi Q_{x} d y+\frac{\boldsymbol{\varepsilon}}{2 \pi \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \xi_{2} d y-\frac{\varepsilon m_{\tau}}{2 \pi m \Delta} \int_{0}^{2 \pi} \omega Q_{y} Q_{x} d y .
\end{array}\right\}
\]

Нетрудно проверить, что для уравнения (3.15) выражение
\[
I(x, \tau)=\frac{m(\tau)}{2 \pi} \int_{j}^{2 \pi} \omega(x, \tau) Q_{y}^{2} d y
\]

является также адиабатическим инвариантом. Найдем для этого
\[
\frac{d I}{d t}=\dot{x} I_{x}+\varepsilon I_{\tau} .
\]

Повторяя вычисления предыдущих пунктов этого параграфа, мы получим
\[
\left.\begin{array}{l}
\dot{x} I_{x}=-\dot{x} m \Delta, \\
\varepsilon I_{\tau}=-\frac{\varepsilon m}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \xi_{1} d y+\frac{\varepsilon m_{\tau}}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \omega Q_{y}^{2} d y .
\end{array}\right\}
\]

Заменяя в этих выражениях величину $\dot{x}$ из системы (3.17) и подставляя величины (3.20) в равенство (3.19), получим
\[
\begin{array}{l}
\frac{d I}{d t}=\frac{\varepsilon}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \varphi Q_{y} d y+\frac{\varepsilon m}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \xi_{1} d y-\frac{\varepsilon m_{\tau}}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \omega Q_{y}^{2} d y- \\
-\frac{\varepsilon m}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \xi_{1} d y+\frac{\varepsilon m_{\tau}}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \omega Q_{y}^{2} d y=\frac{\varepsilon}{2 \pi} \int_{0}^{2 \pi} \varphi Q_{y} d y .
\end{array}
\]

Таким образом, при отсутствии внешних воздействий величина $I$, определяемая формулой (3.18), остается постоянной, если считать, что величина $x$ изменяется, следуя уравнениям (3.17).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru