Главная > НЕГОЛОНОМНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (А.В.Борисов, И.С.Мамаев )
<< 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

Методика интегрирования неголономных механических систем, как правило, основана на теореме Эйлера – Якоби, по которой с помощью известных первых интегралов, система приводится к системе на торе вида [2]. Рассмотрим, например, уравнения качения неголономного шара Чаплыгина, имеющие вид
\[
\begin{array}{c}
\dot{M}=M \times \omega, \quad \dot{\gamma}=\gamma \times \omega, \\
M=\mathbf{I} \boldsymbol{\omega}+D \gamma \times(\boldsymbol{\omega} \times \gamma), \quad D=m a^{2},
\end{array}
\]

где I – тензор инерции шара относительно его центра, $m$ – масса шаpa, $a$ – его радиус. Уравнения (1) записаны в компонентах $\boldsymbol{M}, \boldsymbol{\omega}, \boldsymbol{\gamma}$, соответственно, кинетического момента относительно точки контакта, угловой скорости и единичного век:ора вертикали. Уравнения (1) имеют инвариантную меру с плотностью
\[
\rho=(1-D(\mathbf{A} \boldsymbol{\gamma}, \boldsymbol{\gamma}))^{-\frac{1}{2}}, \quad \mathbf{A}=(\mathbf{I}+D \mathbf{E})^{-1}, \quad \mathbf{E}=\left\|\delta_{i}^{j}\right\|
\]

и четыре первых интеграла
\[
F_{1}=(\boldsymbol{M}, \boldsymbol{\omega}), \quad F_{2}=(\boldsymbol{M}, \boldsymbol{\gamma}), \quad F_{3}=(\gamma, \gamma)=1, \quad F_{4}=(\boldsymbol{M}, \boldsymbol{M}),
\]

которые обеспечивают интегрируемость системы (1) по теореме ЭйлераЯкоби и приводимость к виду (1). Явное приведение для системы (1) было выполнено В. В. Козловым [2] (см. также статью 8 настоящего сборника). Для этого можно воспользоваться сфероконическими координатами на сфере Пуассона
\[
\gamma_{i}^{2}=\frac{\left(a_{i}-\xi\right)\left(a_{i}-\eta\right)}{\left(a_{i}-a_{j}\right)\left(a_{i}-a_{k}\right)}, \quad i, j, k=1,2,3
\]

и на общем уровне интегралов (при условии $(\boldsymbol{M}, \boldsymbol{\gamma})=0$ ) уравнения приобретают вид (1) с функцией $\Phi(x, y)$ вида
\[
\Phi=\left[\xi^{-1}(x)-\eta^{-1}(y)\right] \sqrt{(\alpha-\xi(x))(\alpha-\eta(y))},
\]

где $\xi(x), \eta(y)-2 \pi$-периодические функции переменных $x, y$, получающиеся из обращения абелевых интегралов. Указанное в [2] приведение можно также выполнить, используя результат работы [3], согласно которому система (1) является гамильтоновой на уровне $(\boldsymbol{M}, \boldsymbol{\gamma})=0$ после замены времени $d \tau=\mu d t$, где $\mu$ определяется выражением (2). Действительно, после замены времени на неособых инвариантных двумерных торах гамильтоновой системы возможно ввести переменные «действие-угол», и угловые переменные как раз и совпадают с требуемыми $x, y$ из (1) [7].

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru