Главная > РЕГУЛЯРНАЯ И ХАОТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА. ТОМ 9. (Э. УИТТЕКЕР)
<< 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

Покажем теперь, как можно из уравнений Лагранжа получить явное выражение вторых производных от координат по времени.

Допустим, что конфигурация системы вполне определяется одними координатами $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$ без времени $t$, так что кинетическая энергия системы представляет собой однородную квадратичную функцию от $\dot{q}_{1}, \dot{q}_{2}, \ldots, \dot{q}_{n}$. Согласно $\S 26$ такого рода случай представится всякий раз, когда уравнения связей не содержат явно времени, и не представятся, вообще говоря, тогда, когда среди этих условий имеются вынужденные движения (как, например, при вынужденном движении точки по вращающейся кривой).
Итак, пусть кинетическая энергия будет:
\[
T=\frac{1}{2} \sum_{k=1}^{n} \sum_{l=1}^{n} a_{k l} \dot{q}_{k} \dot{q}_{l},
\]

где $a_{k l}=a_{l k}$ суть известные функции от $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$.
Уравнения движения системы имеют вид:
\[
\frac{d}{d t}\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}\right)-\frac{\partial T}{\partial q_{r}}=Q_{r} \quad(r=1,2, \ldots, n)
\]

или
\[
\frac{d}{d t}\left(\sum_{s=1}^{n} a_{r s} \dot{q}_{s}\right)-\frac{1}{2} \sum_{k=1}^{n} \sum_{l=1}^{n} \frac{\partial a_{k l}}{\partial q_{r}} \dot{q}_{k} \dot{q}_{l}=Q_{r} \quad(r=1,2, \ldots, n)
\]

или
\[
\sum_{s=1}^{n} a_{r s} \ddot{q}_{s}+\sum_{l=1}^{n} \sum_{m=1}^{n}\left[\begin{array}{c}
l m \\
r
\end{array}\right] \dot{q}_{l} \dot{q}_{m}=Q_{r} \quad(r=1,2, \ldots, n),
\]

где символ Кристофеля $\left[\begin{array}{c}l m \\ r\end{array}\right]$ означает величину $\frac{1}{2}\left(\frac{\partial a_{l r}}{\partial q_{m}}+\frac{\partial a_{m r}}{\partial q_{l}}-\frac{\partial a_{l m}}{\partial q_{r}}\right)$.
Так как эти уравнения содержат ускорение $\ddot{q}_{s}$ линейно, то они могут быть относительно них разрешены. Пусть $D$ означает детерминант
\[
\left|\begin{array}{cccc}
a_{11} & a_{12} & \ldots & a_{1 n} \\
a_{21} & a_{22} & \ldots & a_{2 n} \\
\ldots & \ldots & \ldots & \ldots \\
\ldots & \ldots & \ldots & \ldots \\
a_{n 1} & a_{n 2} & \ldots & a_{n n}
\end{array}\right|
\]

и $A_{r s}$ его миноры, соответствующие элементам $a_{r s}$. Умножая уравнения предыдущей системы соответственно на $A_{1
u}, A_{2
u}, \ldots, A_{n
u}$, складывая их и замечая, что $\sum_{r=1}^{n} A_{r
u} a_{r s}$ равна $D$ или нулю в зависимости от того $s=
u$ или $s
eq
u$, получим:
\[
D \ddot{q}_{
u}+\sum_{l=1}^{n} \sum_{m=1}^{n} \sum_{r=1}^{n} A_{r
u}\left[\begin{array}{c}
l m \\
r
\end{array}\right] \dot{q}_{l} \dot{q}_{m}=\sum_{r=1}^{n} A_{r
u} Q_{r}
\]

или
\[
\ddot{q}_{
u}=-\frac{1}{D} \sum_{l=1}^{n} \sum_{m=1}^{n} \sum_{r=1}^{n} A_{r
u}\left[\begin{array}{c}
l m \\
r
\end{array}\right] \dot{q}_{l} \dot{q}_{m}+\frac{1}{D} \sum_{r=1}^{n} A_{r
u} Q_{r} .
\]

Эти уравнения, выражающие явно $\ddot{q}_{1}, \ddot{q}_{2}, \ldots, \ddot{q}_{n}$ через $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$, $\dot{q}_{1}, \dot{q}_{2}, \ldots, \dot{q}_{n}$, эквивалентны системе уравнений Лагранжа.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru