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

8. Если мы разделим выражение $H$ (17) на две любые части того же рода :
\[
H_{1}+H_{2}=H,
\]

где
\[
H_{1}=F_{1}\left(\bar{\omega}_{1}, \bar{\omega}_{2}, \ldots, \bar{\omega}_{3 n}, \eta_{1}, \eta_{2}, \ldots, \eta_{3 n}\right)-U_{1}\left(\eta_{1}, \eta_{2}, \ldots, \eta_{3 n}\right)
\]

и
\[
H_{2}=F_{2}\left(\bar{\omega}_{1}, \bar{\omega}_{2}, \ldots, \bar{\omega}_{3 n}, \eta_{1}, \eta_{2}, \ldots, \eta_{3 n}\right)-U_{2}\left(\eta_{1}, \eta_{2}, \ldots, \eta_{3 n}\right),
\]

причем функции $F_{1}, F_{2}, U_{1}, U_{2}$ таковы, что
\[
F_{1}+F_{2}=F, \quad U_{1}+U_{2}=U,
\]

то дифференциальные уравнения движения (A) примут вид
\[
\frac{d \eta_{i}}{d t}=\frac{\delta H_{1}}{\delta \bar{\omega}_{i}}+\frac{\delta H_{2}}{\delta \bar{\omega}_{i}}, \quad \frac{d \bar{\omega}_{i}}{d t}=-\frac{\delta H_{1}}{\delta \eta_{i}}-\frac{\delta H_{2}}{\delta \eta_{i}},
\]

и если часть $H_{2}$ и ее производные малы, то они не будут сильно отличаться от дифференциальных уравнений:
\[
\frac{d \eta_{i}}{d t}=\frac{\delta H_{1}}{\delta \bar{\omega}_{i}}, \quad \frac{d \bar{\omega}_{i}}{d t}=-\frac{\delta H_{1}}{\delta \eta_{i}},
\]

так что строгие интегралы последней системы будут приближенными интегралами первой. Тогда, путем соответствующего подбора преобладающего члена $\cdot H_{1}$ мы во всех случаях образуем и строго интегрируем такую систему $6 n$ уравнений (H), дающую выражения для $6 n$ переменных $\eta_{i}, \bar{\omega}_{i}$ в качестве функций времени $t$ и их собственных начальных значений $e_{i}$, $p_{i}$, которые могут быть написаны так:
\[
\begin{aligned}
\eta_{i} & =\Phi_{i}\left(t, e_{1}, e_{2}, \ldots, e_{3 n}, p_{1}, p_{2}, \ldots, p_{3 n}\right), \\
\bar{\omega}_{i} & =\psi_{i}\left(t, e_{1}, e_{2}, \ldots, e_{3 n}, p_{1}, p_{2}, \ldots, p_{3 n}\right) .
\end{aligned}
\]

Более простое движение, определенное таким образом посредством точных интегралов (Н), может быть названо невозмущенным движением предложенной системы $n$ точек, а более сложное движение, выраженное точными интегралами (G), может по контрасту быть названо возмущенным движением этой системы. Переход же от одной системы к другой можно обозначить как задачу возмущения.
9. Для того чтобы осуществить этот переход; надо отметить, что поскольку дифференциальные уравнения невозмущенного движения (H) имеют тот же вид, что и первоначальные уравнения (A), их интегралы могут быть выра-

жены аналогично, т. е. следующим образом :
\[
\bar{\omega}_{i}=\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{i}}, \quad p_{i}=-\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{i}},
\]

причем $S_{1}$ здесь представляет собой главную функцию невозмущенного движенія или определенный интеграл
\[
S_{1}=\int_{0}^{t}\left(\Sigma \bar{\omega} \frac{\delta H_{1}}{\delta \bar{\omega}}-H_{1}\right) d t,
\]

рассматриваемый как функция времени и величин $\eta_{i}, e_{i}$. Подобным же образом, если мы представим полную главную функцию возмущенного движения как $S_{1}+S_{2}$, то строгие интегралы (G) могут быть выражены посредством (В) следующим образом :
\[
\dddot{\omega}_{i}=\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{i}}+\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{i}}, \quad p_{i}=-\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{i}}-\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{i}} .
\]

Сравнивая формы (44) со второй группой уравнений (1) для интегралов невозмущенного движения, мы найдем, что следующие соотношения между функциями $\Phi_{i}, S_{1}$ должны быть строго и тождественно истинными :
\[
\eta_{i}=\Phi_{i}\left(t, e_{1}, e_{2}, \ldots, e_{3 n},-\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{1}},-\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{2}}, \ldots,-\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{3 n}}\right),
\]

и что, следовательно, при помощи равенств (К) интегралы возмущенного движения могут быть представлены в следующем виде :
\[
\eta_{i}=\Phi_{i}\left(t, e_{1}, e_{2}, \ldots, e_{3 n}, p_{1}+\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{1}}, p_{2}+\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{2}}, \ldots, p_{3 n}+\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{3 n}}\right) .
\]

Таким образом, мы можем точно вычислить возмущенные переменные $\eta_{i}$ по правилам невозмущенного движения (44), если мы, не меняя времени $t$ или начальных значений $e_{i}$ этих переменных, которые определяют начальную конфигурацию, изменим (в общем) начальные скорости и направления путем прибавления к элементам $p_{i}$ следующих возмущающих членов :
\[
\Delta p_{1}=\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{1}}, \quad \Delta p_{2}=-\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{2}}, \ldots, \Delta p_{3 n}=\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{3 n}} .
\]

Это представляет собой замечательный результат, охватывающий всю теорию возмущений. Мы можем вывести из него частные производные $\eta_{i}^{\prime}$ или связанные с ней величины $\bar{\omega}_{i}$, которые определяют возмущенные направления и скорости движения в любое время $t$. Однако аналогичное рассуждение тотчас дает общее выражение :
\[
\bar{\omega}_{i}^{\prime}=\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{i}}+\psi_{1}\left(t, e_{1}, e_{2}, \ldots, e_{3 n}, p+\frac{\left\ulcorner\delta S_{2}\right.}{\delta e_{1}}, p_{2}+\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{2}}, \ldots, p_{3 n}+\frac{\delta S_{2}}{\delta e_{3 n}}\right),
\]

откуда следует, что после того, как мы изменим начальные скорости и направления или элементы $p_{i}$, как и раньше, при помощи возмущающих членов (M), можно применить правила невозмущенного движения (45) для вычисления скоростей и направлений во время $t$ или переменных величин $\bar{\omega}$, если, в конце концов, применить к вычисленным таким образом величинам следующие новые поправки на возмущение:
\[
\Delta \bar{\omega}_{1}=\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{1}}, \quad \Delta \bar{\omega}_{2}=\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{2}}, \ldots, \Delta \bar{\omega}_{3 n}=\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{3 n}} .
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru