Главная > ДИНАMИЧЕCKИE CИCTEMЫ (Д.Биркгоф)
<< 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

Нашу систему (3) дифференциальных уравнений можно сразу же привести к системе двенадцатого порядка при помощи интегралов количества движения (5), применяя, например, следующий метод, предложенный Лагранжем. Пусть координаты точки $P_{1}$ относительно $P_{0}$ будут $(x, y, z)$, а координаты точки $P_{2}$ относительно центра тяжести тел $P_{0}$ и $P_{1}$ будут $(\xi, \eta, \zeta)$. Если мы обозначим для удобства
\[
\left.\begin{array}{c}
p=\frac{m_{1}}{m_{0}+m_{1}}, \quad q=\frac{m_{0}}{m_{0}+m_{1}}, \\
M=m_{0}+m_{1}+m_{2}, \quad m=\frac{m_{0} m_{1}}{m_{0}+m_{1}}, \quad \mu=\frac{\left(m_{0}+m_{1}\right) m_{2}}{m_{0}+m_{1}+m_{2}},
\end{array}\right\}
\]

то получим следующие явные формулы преобразования переменных:

вместе с формулами обратного преобразования:
\[
\left.\begin{array}{rl}
x_{0} & =-\frac{m_{2}}{M} \xi-p x, \quad y_{0}=-\frac{m_{2}}{M} \eta-p y, \quad z_{0}=-\frac{m_{2}}{M} \zeta-p z, \\
x_{1} & =-\frac{m_{2}}{M} \xi+q x, y_{1}=-\frac{m_{2}}{M} \eta+q y, \quad z_{1}=-\frac{m_{2}}{M} \zeta+q z, \\
x_{2} & =-\frac{m_{0}+m_{1}}{M} \xi, y_{2}=-\frac{m_{0}+m_{1}}{M} \eta, z_{2}=-\frac{m_{0}+m_{1}}{M},
\end{array}\right\}
\]

которые следуют из формул (8) и (5).
Полученная таким путем система двенадцатого порядка может быть записана в следующей изящной форме:
\[
\left.\begin{array}{rlrlrl}
\frac{d x}{d t} & =x^{\prime}, & \frac{d y}{d t} & =y^{\prime}, & \frac{d z}{d t} & =z^{\prime} ; \\
\frac{d \xi}{d t} & =\xi^{\prime}, & \frac{d \eta}{d t} & =\eta^{\prime}, & \frac{d \zeta}{d t} & =\zeta^{\prime} ; \\
m \frac{d x^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial x}, & m \frac{d y^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial y}, & m \frac{d z^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial z}, \\
\mu \frac{d \xi^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial \xi}, & \mu \frac{d \eta^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial \eta}, & \mu \frac{d \zeta^{\prime}}{d t} & =\frac{\partial U}{\partial \zeta} .
\end{array}\right\}
\]

В этих новых переменных уравнения (5) количества движения можно считать удовлетворенными тождественно, в то время как интегралы площадей принимают вид:
\[
\left.\begin{array}{l}
m\left(y z^{\prime}-z y^{\prime}\right)+\mu\left(\eta \zeta^{\prime}-\zeta \eta^{\prime}\right)=a, \\
m\left(z x^{\prime}-x z^{\prime}\right)+\mu\left(\zeta \xi^{\prime}-\xi \zeta^{\prime}\right)=b \\
m\left(x y^{\prime}-y x^{\prime}\right)+\mu\left(\xi \eta^{\prime}-\eta \xi^{\prime}\right)=c
\end{array}\right\}
\]

а интеграл энергии будет:
\[
\frac{1}{2} m\left(x^{\prime 2}+y^{\prime 2}+z^{\prime 2}\right)+\frac{1}{2} \mu\left(\xi^{\prime 2}+\eta^{\prime 2}+\zeta^{\prime 2}\right)=U-K .
\]

Легко видеть, что на уравнения (10) можно смотреть как на уравнения движения в пространстве двух частиц с координатами $(x, y, z)$

и $(\xi, \eta, \zeta)$ и массами $m$ и $\mu$ соответственно, в консервативном поле сил с потенциальной энергией, равной $-U$. Эти уравнения могут быть также выведены из лагранжева или гамильтонова вида уравнений при помощи вариационных принципов (см. главу II).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru