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

10. Изложенная выше теория дает действительно точные выражения для возмущений при переходе от более простого движения (H) или (I) к более сложному движению (G) или (K). Однако может показаться, что эти выражения мало полезны, поскольку они включают неизвестную возмущающую функцию $S_{2}$ (а именно возмущенную часть полной главной функции $S$ ), а также неизвестные возмущенные координаты или отметки положения $\eta_{i}$. Однако в последнее время было показано, что во всех случаях, когда найдена первая приближенная форма главной функции $S$, как, например, здесь главная функция $S_{1}$ невозмущенного движения, поправка $S_{2}$ может быть в общем внесена с бесконечно увеличивающейся точностью. Но так как возмущения (M) и (0) включают возмущенные координаты $\eta_{i}$, лишь поскольку они входят в производные этой малой возмущающей функции $S_{2}$, то очевидно, что можно подставить вместо этих координат сперва их невозмущенные значения, а затем корректировать результат путем подстановки более точных выражений.
11. Функция $S_{1}$ невозмущенного движения должна строго удовлетворять двум уравнениям в частных производных формы (C), а именно:
\[
\left.\begin{array}{l}
\frac{\delta S_{1}}{\delta t}+F_{1}\left(\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{1}}, \ldots, \frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{3 n}}, \eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)=U_{1}\left(\eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right), \\
\frac{\delta S_{1}}{\delta t}+F_{1}\left(\frac{\delta S_{1}}{\delta e_{1}}, \ldots, \frac{\delta S_{1}}{\delta e_{3 n}}, e_{1}, \ldots, e_{3 n}\right)=U_{1}\left(e_{1}, \ldots, e_{3 n}\right),
\end{array}\right\}
\]

и, следовательно, согласно равенству (D) возмущающая функция $S_{2}$ должна строго удовлетворять условию
\[
\begin{aligned}
\frac{d S_{2}}{d t}=U_{2}\left(\eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)-F_{2}\left(\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{1}}, \ldots,\right. & \left.\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{3 n}}, \eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)+ \\
& +F\left(\frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{1}}, \ldots, \frac{\delta S_{2}}{\delta \eta_{3 n}}, \eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)
\end{aligned}
\]

и может (ввиду того, что $F$ является однородной функцией первой степени) быть приближенно выражена так:
\[
S_{2}=\int_{0}^{t}\left\{U_{2}\left(\eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)-F_{2}\left(\frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{1}}, \ldots, \frac{\delta S_{1}}{\delta \eta_{3 n}}, \eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)\right\} d t,
\]

или с помощью равенства (I) так:
\[
S_{2}=\int_{0}^{t}\left\{U_{2}\left(\eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)-F_{2}\left(\bar{\omega}_{1}, \ldots, \bar{\omega}_{3 n}, \eta_{1}, \ldots, \eta_{3 n}\right)\right\} d t,
\]
т. е., принимая во внимание равенство (42),
\[
S_{2}=-\int_{0}^{t} H_{2} d t .
\]

В этом выражении $\mathrm{H}_{2}$ дается непосредственно как функция переменных величин $\eta_{i}, \bar{\omega}_{i}$, но может рассматриваться в том же порядке приближения, как известная функция их начальных значений $e_{i}, p_{i}$ и времени $t$, полученных путем подстановки вместо $\eta_{i}, \bar{\omega}_{i}$ их невозмущенных значений (44), (45) в

качестве функций этих величин. Поэтому его вариация может быть выражена одним из следующих двух способов :
\[
\delta H_{2}=\Sigma\left(\frac{\delta H_{2}}{\delta \eta} \delta \eta+\frac{\delta H_{2}}{\delta \bar{\omega}} \delta \bar{\omega}\right)
\]

или
\[
\delta H_{2}=\Sigma\left(\frac{\delta H_{2}}{\delta e} \delta e+\frac{\delta H_{2}}{\delta p} \delta p\right)+\frac{\delta H_{2}}{\delta t} \delta t .
\]

Принимая последнюю точку зрения и проведя интегрирование (T) по времени, причем элементы $\ell_{i}, p_{i}$ рассматриваются как постоянные, мы должны затем подставить вместо величин $p_{i}$ их невозмущенные выражения (39) или (1), и тогда мы найдем для вариации возмущающей функции $S_{2}$ следующее выражение $\left[{ }^{104}\right]$ :
\[
\delta S_{2}=-H_{2} \delta t+
u\left(-\delta e \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e} d t+\delta \frac{\delta S_{1}}{\delta e} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p} d t\right) .
\]

Это позволяет нам преобразовать выражения (M) и (0), характеризующие возмущение, в следующие приближенные выражения:
\[
A p_{i}=-\int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{i}} d t+\Sigma \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e \delta e_{i}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p} d t
\]

и
\[
\Delta \bar{\omega}_{i}=\sum \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e \delta \eta_{i}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p} d t
\]

включающие только функции и величины, которые согласно теории невозмущенного движения могут рассматриваться как заданные.
12. С той же степенью приближения, если мы напишем вариацию выражения (44) невозмущенной координаты $\eta_{i}$ в виде
\[
\delta \eta_{i}=\frac{\delta \eta_{i}}{\delta t} \delta t+\Sigma\left(\frac{\delta \eta_{i}}{\delta e} \delta e+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p} \delta p\right),
\]

то возмущение этой координаты может быть выражено так:
\[
\delta \eta_{i}=\mathbf{y} \frac{\delta \eta_{i}}{\delta p} \Delta p,
\]
т.е. согласно (U)
\[
\left.\begin{array}{rl}
\Delta \eta_{i}= & -\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{1}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{1}} d t-\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{2}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{2}} d t-\ldots-\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{3 n}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{3 n}} d t+ \\
& +\left(\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{1}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{1}^{2}}+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{2}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{1} \delta e_{2}}+\ldots+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{3 n}}-\frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{1} \delta e_{3 n}}\right) \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p_{1}} d t+ \\
& \left.+\cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{3 n}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{3 n}^{2}}\right) \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p_{3 n}} d t \\
& +\left(\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{1}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{3 n} \delta e_{1}}+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{2}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{3 n} \delta e_{2}}+\ldots+\right.
\end{array}\right\}
\]

Кроме того, тождество (47) дает [105]
\[
\frac{\delta \eta_{i}}{\delta e_{k}}=\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{1}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{k} \delta e_{1}}+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{2}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{k} \delta e_{2}}+\ldots+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{3 n}} \frac{\delta^{2} S_{1}}{\delta e_{k} \delta e_{3 n}} .
\]

Поэтому выражение (52) может быть сокращено так:
\[
\begin{aligned}
\Delta \eta_{i}= & -\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{1}} \int_{\theta}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{1}} d t-\ldots-\frac{\delta \eta_{i}}{\delta p_{3 n}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{3 n}} d t+ \\
& +\frac{\delta \eta_{i}}{\delta e_{1}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p_{1}} d t+\ldots+\frac{\delta \eta_{i}}{\delta e_{3 n}} \int_{0}^{t} \frac{\delta H}{\delta p_{3 n}} d t .
\end{aligned}
\]

Это показывает, что вместо точных возмущенных членов (М) мы можем приближенно воспользоваться выражением
\[
\Delta p_{i}=-\int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta e_{i}} d t,
\]

чтобы вычислить возмущенную конфигурацию в любое время $t$ на основе правил невозмущенного движения, при условии, что, помимо такого изменения начальных скоростей и направлений, мы изменим также начальную конфигурацию согласно формуле :
\[
\Delta e_{i}=\int_{0}^{t} \frac{\delta H_{2}}{\delta p_{i}} d t .
\]

Нетрудно будет подобным же образом вычислить приближенные выражения для возмущенных направлений и скоростей в любое время $t$; однако лучше, если мы снова другим способом рассмотрим строгую теорию возмущения.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru