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

Уравнения импульсивного движения динамической системы могут быть приведены к виду, аналогичному уравнениям Лагранжа для движения под действием конечных сил ${ }^{1}$.

Пусть $X_{i}, Y_{i}, Z_{i}$ означают компоненты полного (внешнего и внутреннего) импульса, приложенного к точке системы, имеющего массу $m_{i}$ и координаты $x_{i}, y_{i}, z_{i}$.
Тогда уравнения импульсивного движения этой точки суть:
\[
m_{i}\left(\dot{x}_{i}-\dot{x}_{i 0}\right)=X_{i}, \quad m_{i}\left(\dot{y}_{i}-\dot{y}_{i 0}\right)=Y_{i}, \quad m_{i}\left(\dot{z}_{i}-\dot{z}_{i 0}\right)=Z_{i},
\]

где $\dot{x}_{i 0}, \dot{y}_{i 0}, \dot{z}_{i 0}, \dot{x}_{i}, \dot{y}_{i}, \dot{z}_{i}$ суть компоненты скорости до и после импульса.

Если $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$ суть $n$ независимых координат, определяющих конфигурацию системы, то
\[
\begin{array}{c}
\sum_{i} m_{i}\left\{\left(\dot{x}_{i}-\dot{x}_{i 0}\right) \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}+\left(\dot{y}_{i}-\dot{y}_{i 0}\right) \frac{\partial y_{i}}{\partial q_{r}}+\left(\dot{z}_{i}-\dot{z}_{i 0}\right) \frac{\partial z_{i}}{\partial q_{r}}\right\}= \\
=\sum_{i}\left(X_{i} \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}+Y_{i} \frac{\partial y_{i}}{\partial q_{r}}+Z_{i} \frac{\partial z_{i}}{\partial q_{r}}\right)
\end{array}
\]

где суммирование распространено на все точки системы.
Если выполнить суммирование в правой части этого равенства, то, так же как и в $\S 26$, из этой суммы выпадут внутренние импульсы, действующие между точками системы. Поэтому величина
\[
\sum_{i}\left(X_{i} \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}+Y_{i} \frac{\partial y_{i}}{\partial q_{r}}+Z_{i} \frac{\partial z_{i}}{\partial q_{r}}\right)
\]

может быть легко определена, если известны все внешние импульсы. Обозначим ее через $Q_{r}$. Тогда
\[
\sum_{i} m_{i}\left\{\left(\dot{x}_{i}-\dot{x}_{i 0}\right) \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}+\left(\dot{y}_{i}-\dot{y}_{i 0}\right) \frac{\partial y_{i}}{\partial q_{r}}+\left(\dot{z}_{i}-\dot{z}_{i 0}\right) \frac{\partial z_{i}}{\partial q_{r}}\right\}=Q_{r} .
\]
${ }^{1}$ Lagrange, Mec. Anal. (2-е изд.), т. 2, стр. 183.

Но, так же, как и в $\S 26$,
\[
\frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}=\frac{\partial \dot{x}_{i}}{\partial \dot{q}_{r}}, \quad \text { следовательно }, \quad \dot{x}_{i} \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}=\frac{\partial}{\partial \dot{q}_{r}}\left(\frac{1}{2} \dot{x}_{i}^{2}\right)
\]

и аналогично
\[
\dot{x}_{i 0} \frac{\partial x_{i}}{\partial q_{r}}=\frac{\partial}{\partial \dot{q}_{r 0}}\left(\frac{1}{2} x_{i 0}^{2}\right),
\]

где $\dot{q}_{r 0}$ и $\dot{q}_{r}$ суть скорости, соответствующие координате $q_{r}$ до и после импульса. Следовательно, если
\[
T=\frac{1}{2} \sum_{i} m_{i}\left(\dot{x}_{i}^{2}+\dot{y}_{i}^{2}+\dot{z}_{i}^{2}\right)
\]

есть кинетическая энергия системы, то предыдущее уравнение может быть написано в виде:
\[
\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}-\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}\right)_{0}=Q_{r},
\]

где $\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}\right)_{0}$ означает значение величины $\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}$ в момент, предшествующий импульсу.

Аналогичные уравнения получаются и для остальных координат $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$. Мы получаем, таким образом, систему из $n$ уравнений Лагранжа для импульсивного движения:
\[
\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}-\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}\right)_{0}=Q_{r} \quad(r=1,2, \ldots, n) .
\]

Эти уравнения служат для определения $\dot{q}_{1}, \dot{q}_{2}, \ldots, \dot{q}_{n}$ через $\dot{q}_{10}$, $\dot{q}_{20}, \ldots, \dot{q}_{n 0}$. В отличие от уравнений Лагранжа для движения под действием конечных сил они являются алгебраическими, а не дифференциальными уравнениями, так как они не содержат вторых производных от координат по времени.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru