Главная > ВАРИАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ МЕХАНИКИ (Л.С. Полак)
<< 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

20. Значение (68) относительной живой силы $2 T$ системы сводится последовательно к следующим частям: $2 T^{(1)}, 2 T^{(2)}, \ldots, 2 T^{(n-1)}$, при предпс ложении, что все $n-1$ первые массы последовательно исчезают, за исключением одной, а именно, сводится к части
\[
2 T^{(1)}=\frac{m_{1} m_{n}}{m_{1}+m_{n}}\left(\xi_{1}^{\prime 2}+\eta_{1}^{\prime 2}+\zeta_{1}^{\prime 2}\right),
\]

когда только $m_{1}$ и $m_{n}$ не исчезают, к части
\[
2 T_{\prime}^{(2)}=\frac{m_{2} m_{n}}{m_{2}+m_{n}}\left(\xi_{2}^{\prime 2}+\eta_{2}^{\prime 2}+\zeta_{2}^{\prime 2}\right),
\]

когда только $m_{2}$ и $m_{n}$ не исчезают и т.д.,
и к части
\[
2 T^{(n-1)}=\frac{m_{n-1} m_{n}}{m_{n-1}+m_{n}}\left(\xi_{n-1}^{\prime 2}+\eta_{n-1}^{\prime 2}+\zeta_{n-1}^{\prime 2}\right),
\]

которая остается, если сохраняются только две последние массы. Сумма этих $n-1$ частей в общем не равна полной относительной живой силе $2 T$ системы при сохранении всех $п$ масс, но мало отличается от нее в том случае, когда первые $n-1$ массы малы по сравнению с последней массой $m_{n}$, так как точное значение этой разницы посредством (68) и посредством (132), (133) и (134) будет выражаться так [84] :
\[
\begin{array}{l}
2 T_{,}-2 T^{(1)}-2 T^{(2)}-\ldots-2 T^{(n-1)}=\frac{2 m_{1}}{m_{n}}\left(T_{\prime}^{(1)}-T\right)+ \\
+ \frac{2 m_{2}}{m_{n}}\left(T^{(2)}-T\right)+\ldots+\frac{2 m_{n-1}}{m_{n}}\left(T^{(n-1)}-T\right)+ \\
\quad+-\frac{1}{m_{n}} \Sigma, m_{i} m_{k}\left\{\left(\xi_{i}^{\prime}-\xi_{k}^{\prime}\right)^{2}+\left(\eta_{i}^{\prime}-\eta_{k}^{\prime}\right)^{2}+\left(\zeta_{i}^{\prime}-\zeta_{k}^{\prime}\right)^{2}\right\} .
\end{array}
\]

Эro – выражение второго порядка малости в том случае, когда рассматриваемые $n-1$ массы суть величины первого порядка малости. Обозначим $V^{(1)}, \ldots, V^{n-(1)}$ относительные действия или накопленные относительные живые силы, какими они были бы в $n-1$ бинарных системах $\left(m_{1} m_{n}\right)$, $\left(m_{2} m_{n}\right), \ldots,\left(m_{n-1} m_{n}\right)$ без возмущений других малых масс всей множественной системы $n$ точек. При вычислении этих $n$ определенных интегралов
\[
V^{(1)}=\int_{0}^{t} 2 T_{,}^{(1)} d t, \quad V^{(2)}=\int_{\rho}^{t} 2 T^{(2)} d t, \ldots, \quad V^{(n-1)}=\int_{0}^{t} 2 T^{(n-1)} d t
\]

пренебрежем этими возмущениями, то получим в качестве приближенного значения полного отнссительного действия $V$, системы сумму $V$, , $_{1}$ ее значений для этих отдельных бинарных систем :
\[
V_{\iota_{1}}=V^{(1)}+V^{(2)}+\ldots+V^{(n-1)} .
\]

Эта сумма согласно нашей теории бинарных систем может быть иначе выражена следующим образом :
\[
V_{, 1}=\frac{m_{1} m_{n} w^{(1)}}{m_{1}+m_{n}}+\frac{m_{2} m_{n} w^{(2)}}{m_{2}+m_{n}}+\ldots+\frac{m_{n-1} m_{n} w^{(n-1)}}{m_{n-1}+m_{n}},
\]

если для краткости напишем
\[
\left.\begin{array}{c}
w^{(1)}=h^{(1)} \vartheta^{(1)}+\int_{r_{0}^{1}}^{r^{(1)}} r^{\prime(1)} d r^{(1)}, \\
w^{(2)}=h^{(2)} \vartheta^{(2)}+\int_{r_{0}^{(2)}}^{r^{(2)}} r^{(2)} d r^{(2)}, \\
\cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \\
w^{(n-1)}=h^{(n-1)} \vartheta^{(n-1)}+\int_{r_{0}^{(n-1)}}^{r^{(n-1)}} r^{\prime(n-1)} d r^{(n-1)} .
\end{array}\right\}
\]

В этом выражении
\[
\begin{array}{c}
r^{\prime(1)}= \pm \sqrt{2\left(m_{1}+m_{n}\right) f^{(1)}+2 g^{(1)}-\frac{\bar{h}^{(1) 2}}{r^{(1)^{2}}}}, \\
r^{\prime(n-1)}= \pm \sqrt{2\left(m_{n-1}+m_{n}\right) f^{(n-1)}+2 g^{(n-1)}-\frac{h^{(n-1) 2}}{r^{(n-1) 2}}},
\end{array}
\]
$r^{(1)}, \ldots, r^{(n-1)}$ представляют собой сокращенные выражения для расстояний, $r^{(1, n)}, \ldots, r^{(n-1, n)}$ и $f^{(1)}, \ldots, f^{(n-1)}$ представляют собой сокращенные написания для функций $f^{(1, n)}, \ldots, f^{(n-1, n)}$ этих расстояний, производные которых в зависимости от того, являются ли они отрицательными или положительными, выражают законы притяжения или отталкивания; мы ввели также $2 n-2$ вспомогательные величины $h^{(1)}, g^{(1)}, \ldots, h^{(n-1)}, g^{(n-1)}$, которые должны быть исключены или определены при помощи следующих уравнений условий $\left[{ }^{85}\right\rceil$ :
\[
\begin{array}{l}
0=\vartheta^{(1)}+\int_{r_{0}^{(1)}}^{r^{(1)}} \frac{\delta r^{(1)}}{\delta h^{(1)}} d r^{(1)}, \\
0=\vartheta^{(2)}+\int_{r_{0}^{(2)}}^{r^{(2)}} \frac{\delta r^{\prime}(2)}{\delta h^{(2)}} d r^{(2)}, \\
0=\vartheta^{(n-1)}+\int_{r_{0}^{(n-1)}}^{r^{(n-1)}} \frac{\delta r^{\prime(n-1)}}{\delta h^{(n-1)}} d r^{(n-1)} \\
\end{array}
\]

и
\[
\int_{r_{0}^{(1)}}^{r^{(1)}} \frac{d r^{(1)}}{r^{\prime}(1)}=\int_{r_{0}^{(2)}}^{r^{(2)}} \frac{d r^{(2)}}{r^{\prime}(2)}=\ldots=\int_{r_{0}^{(n-1)}}^{r^{(n-1)}} \frac{d r^{(n-1)}}{r^{\prime}(n-1)},
\]

или
\[
\frac{\delta w^{(1)}}{\delta g^{(1)}}=\frac{\delta w^{(2)}}{\delta g^{(2)}}=\ldots=\frac{\delta w^{\prime n-1)}}{\delta g^{(n-1)}},
\]

вместе с последним условием
\[
\frac{m_{1} g^{(1)}}{m_{1}+m_{n}}+\frac{m_{2} g^{(2)}}{m_{2}+m_{n}}+\frac{m_{3} g^{(3)}}{m_{3}+m_{n}}+\ldots+\frac{m_{n-1} g^{(n-1)}}{m_{n-1}+m}=\frac{H}{m_{n}} .
\]

Мы обозначили через $\vartheta^{(1)}, \ldots, \vartheta^{(n-1)}$ углы, которые конечные расстояния $r^{(1)}, \ldots, r^{(n-1)}$ первых $n-1$ точек от последней или $n$-й точки системы образуют с начальными расстояниями, а именно соответственно с $r_{0}^{(1)}, \ldots$ $\ldots, r_{0}^{(n-1)}$. Вариация суммы $V_{1}$ будет вследствие равенства $\left(\mathrm{S}^{5}\right)$ :
\[
\delta V_{, 1}=\frac{m_{1} m_{n} \delta w^{(1)}}{m_{1}+m_{n}}+\frac{m_{2} m_{n} \delta w^{(2)}}{m_{2}+m_{n}}+\ldots+\frac{m_{n-1} m_{n} \delta w^{(n-1)}}{m_{n-1}+m_{n}},
\]

где при помощи уравнений условий мы можем рассматривать все вспомогательные величины $h^{(1)}, g^{(1)}, \ldots, h^{(n-1)}, g^{(n-1)}$ қак постоянные, если $H$, считается заданным. Таким образом, та часть этой вариации $\delta V, 1$, которая зависит от вариаций конечных относительных координат, может быть написана в следующем виде :
\[
\begin{array}{l}
\delta_{\xi, \eta, \zeta} V_{,_{1}}=\frac{m_{1} m_{n}}{m_{1}+m_{n}}\left(\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \xi_{1}} \delta \xi_{1}+\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \eta_{1}} \delta \eta_{1}+\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \xi_{1}} \delta \zeta_{1}\right)+ \\
+\frac{m_{2} m_{n}}{m_{2}+m_{n}}\left(\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}} \delta \xi_{2}+\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \eta_{2}} \delta \eta_{2}+\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}} \delta \zeta_{2}\right)+\ldots \\
\ldots+\frac{m_{n-1} m_{n}}{m_{n-1}+m_{n}}\left(\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \xi_{n-1}} \delta \xi_{n-1}+\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \eta_{n-1}} \delta \eta_{n-1}+\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \xi_{n-1}} \delta \zeta_{n-1}\right) .
\end{array}
\]

Из уравнений $\left(\mathrm{T}^{5}\right),\left(\mathrm{U}^{5}\right)$ или посредством теории бинарных систем мы получаем точно:
\[
\begin{array}{l}
\left(\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \xi_{1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \eta_{1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta w^{(1)}}{\delta \zeta_{1}}\right)^{2}=2\left(m_{1}+m_{n}\right) f^{(1)}+2 g^{(1)} ; \\
\left(\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \eta_{2}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}}\right)^{2}=2\left(m_{2}+m_{n}\right) f^{(2)}+2 g^{(2)} ; \\
\text {. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . } \\
\left(\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \xi_{n-1}}\right)+\left(\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \eta_{n-1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta w^{(n-1)}}{\delta \xi_{n-1}}\right)^{2}=2\left(m_{n-1}+m_{n}\right) f^{(n-1)}+2 g^{(n-1)}, \\
\end{array}
\]

и точный закон относительной живой силы для всей множественной системы будет иметь вид
\[
T,=U+H,
\]
rise
\[
\begin{array}{l}
U=m_{n}\left(m_{1} f^{(1)}+m_{2} f^{(2)}+\ldots+m_{n-1} f^{(n-1)}\right)+\Sigma{ }^{\prime}, m_{i} m_{k} f^{(i, k)}, \\
\text { и }\left[{ }^{86}\right] \\
T_{,}=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{m_{1}}+\frac{1}{m_{n}}\right)\left\{\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \eta_{1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \zeta_{1}}\right)^{2}\right\}+ \\
+\frac{1}{2}\left(\frac{1}{m_{2}}+\frac{1}{m_{n}}\right)\left\{\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{2}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \eta_{2}}\right)+\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{2}}\right)^{2}\right\}+\ldots \\
\ldots+\frac{1}{2}\left(\frac{1}{m_{n-1}}+\frac{1}{m_{n}}\right)\left\{\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{n-1}}\right)^{2}+\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \eta_{n-1}}\right)^{2}+\left(-\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{n-1}}\right)^{2}\right\}+ \\
+\frac{1}{m_{n}} \mathbf{y}^{\prime} \cdot\left(\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta V_{\prime}}{\delta \xi_{k}}+\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \eta_{i}} \frac{\delta V_{\prime}}{\delta \eta_{k}}+\frac{\delta V_{\prime}}{\delta \zeta_{i}} \frac{\delta V_{\prime}}{\delta \zeta_{k}}\right) . \\
\end{array}
\]

Заменяя в последнем выражении производные характеристической функции $V$, производными ее первой части $V_{\mathbf{1}}$ и принимая во внимание предыдущие уравнения [87], мы получим
\[
\begin{aligned}
T_{1}=m_{n} \Sigma^{\prime}, m_{i} f^{(i)}+H,+ & m_{n} \Sigma^{\prime}, \frac{m_{i}}{m_{n}+m_{i}} \frac{m_{k}}{m_{n}+m_{k}} \times \\
& \times\left(\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \eta_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \eta_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}}-\frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}\right),
\end{aligned}
\]

и, следовательно,
\[
\begin{aligned}
T,-T_{1} & =\Sigma, m_{i} m_{k}\left\{f^{(i, k)}-\right. \\
& \left.-\frac{m_{n}}{\left(m_{n}-m_{i}\right)\left(m_{n}+m_{k}\right)}\left(\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \eta_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \eta_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}\right)\right\} .
\end{aligned}
\]

Отсюда общее преобразование предыдущего параграфа строго дает для остающейся части $V_{2}$ характеристической функции $V$, относительного движения системы уравнение
\[
\begin{array}{l}
V_{2}=\int_{0}^{t} T_{, 2} d t+\Sigma m_{i} m_{k} \int_{0}^{t}\left\{f^{(i, k)}-\right. \\
\left.-\frac{\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \eta_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \eta_{k}}+\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}}{\frac{1}{m_{n}}\left(m_{n}+m_{i}\right)\left(m_{n}+m_{k}\right)}\right\} d t \\
\end{array}
\]

и приближенно – выражение
\[
V_{, 2}=\Sigma^{\prime}, m_{i} m_{k} \int_{0}^{t}\left\{f^{(i, k)}-\frac{1}{m_{n}}\left(\xi_{i}^{\prime} \xi_{K}^{\prime}+\eta_{i}^{\prime} \eta_{k}^{\prime}+\zeta_{i}^{\prime} \zeta_{k}^{\prime}\right)\right\} d t .
\]

Это последнее выражение мы можем скомбинировать с приближенными формулами, строго применимыми только к бинарным системам :
\[
\begin{array}{l}
\xi_{i}^{\prime}=\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}}, \quad \eta_{i}^{\prime}=\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \eta_{i}}, \quad \zeta_{i}^{\prime}=\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}}, \\
\alpha_{i}^{\prime}=-\frac{\delta w^{(i)}}{\delta a_{i}}, \quad \beta_{i}^{\prime}=\frac{\delta w^{(i)}}{\delta \beta_{i}}, \quad
u_{i}^{\prime}=-\frac{\delta w^{(i)}}{\delta v_{i}}
\end{array}
\]

и
\[
t=\frac{\delta w^{(i)}}{\delta g^{(i)}} .
\]

Мы также имеем для бинарных систем следующие точные дифференциальные уравнения движения второго порядка:
\[
\xi_{i}^{\prime \prime}=\left(m_{n}+m_{i}\right) \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \xi_{i}} ; \quad \eta_{i}^{\prime \prime}=\left(m_{n}+m_{i}\right) \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \eta_{i}} ; \quad \zeta_{i}^{\prime \prime}=\left(m_{n}+m_{i}\right) \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \xi_{i}},
\]

которые позволяют нам различными способами преобразовать приближенное выражение $\left(\mathrm{H}^{6}\right)$. Таким образом, в случае тройной системы с любыми законами притяжения или отталкивания, но с одной преобладающей массой $m_{3}$ возмущающая часть $V_{2}$ характеристической функции $V$ относительного движения может быть написана в виде
\[
V_{\prime_{2}}=m_{1} m_{2} W
\]

где коэффициент $W$ может быть приближенно выражен следующим образом :
\[
W=\int_{0}^{t}\left\{f^{(1,2)}-\frac{1}{m_{3}}\left(\xi_{1}^{\prime} \xi_{2}^{\prime}+\eta_{1}^{\prime} \eta_{2}^{\prime}+\zeta_{1}^{\prime} \zeta_{2}^{\prime}\right)\right\} d t
\]

или так [88]:
\[
\begin{aligned}
W & =\int_{0}^{t}\left(f^{(1,2)}+\xi_{2} \frac{\delta f^{(1)}}{\delta \xi_{1}}+\eta_{2} \frac{\delta f^{(1)}}{\delta \eta_{1}}+\zeta_{2} \frac{\delta f^{(1)}}{\delta \xi_{1}}\right) d t- \\
& -\frac{1}{m_{3}}\left(\xi_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta \xi_{1}}+\eta_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta \eta_{1}}+\zeta_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta \zeta_{1}}+\alpha_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta \alpha_{1}}+\beta_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta \beta_{1}}+v_{2} \frac{\delta w^{(1)}}{\delta v_{1}}\right),
\end{aligned}
\]

или, наконец,
\[
\begin{aligned}
W & =\int_{0}^{t}\left(f^{(1,2)}+\xi_{1} \frac{\delta f^{(2)}}{\delta \xi_{2}}+\eta_{1} \frac{\delta f^{(2)}}{\delta \eta_{2}}+\zeta_{1} \frac{\delta f^{(2)}}{\delta \xi_{2}}\right) d t- \\
& -\frac{1}{m_{3}}\left(\xi_{1} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}}+\eta_{i} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta \eta_{2}}+\zeta_{1} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta \xi_{2}}+\alpha_{1} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta \alpha_{2}}+\beta_{1} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta \beta_{2}}+v_{1} \frac{\delta w^{(2)}}{\delta v_{2}}\right) .
\end{aligned}
\]

В общем для множественной системы мы можем написать
\[
V_{2}=\Sigma, m_{i} m_{k} W^{(i, k)}
\]

и приближенно
\[
\begin{aligned}
W^{(i, k)} & =\int_{0}^{t}\left(f^{(i, k)}+\xi_{k} \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \xi_{i}}+\eta_{k} \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \eta_{i}}+\zeta_{k} \frac{\delta f^{(i)}}{\delta \xi_{i}}\right) d t- \\
& -\frac{1}{m_{n}}\left(\xi_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}}+\eta_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta \eta_{i}}+\zeta_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta \xi_{i}}+\alpha_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta \alpha_{i}}+\beta_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta \beta_{i}}+v_{k} \frac{\delta w^{(i)}}{\delta v_{i}}\right),
\end{aligned}
\]

или
\[
\begin{aligned}
W^{(i, k)} & =\int_{0}^{t}\left(f^{(i, k)}+\xi_{i} \frac{\delta f^{(k)}}{\delta \xi}+\eta_{i} \frac{\delta f^{(k)}}{\delta \eta_{k}}+\zeta_{i} \frac{\delta f^{(k)}}{\delta \zeta_{k}}\right) d t- \\
& -\frac{1}{m_{n}}\left(\xi_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \xi_{k}}+\eta_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \eta_{k}}+\zeta_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \zeta_{k}}+\alpha_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \alpha_{k}}+\beta_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta \beta_{k}}+v_{i} \frac{\delta w^{(k)}}{\delta v_{k}}\right) .
\end{aligned}
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru