Главная > Аналитическая динамика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
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

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 5.3. Сферический маятник.

Точка движется под действием силы тяжести по гладкой сфере радиуса а. В качестве лагранжевых координат возьмем полярные углы радиус-вектора, причем отсчет угла будем производить от вертикали, направленной вверх. Уравнения энергии и момента количества движения запишутся в виде

где безразмерные параметры (не являющиеся действительными значениями постоянных энергии и момента количества движения). Будем предполагать, что Высота энергетического уровня над центром сферы равна При движение невозможно; кроме того, требуется, чтобы а 0.

Решение почти не отличается от решения в примере Исключая из (5.3.1) и (5.3.2), находим

Обозначив через запишем это уравнение в следующей форме:

где

Уравнение (5.3.4) связывает и принадлежит к уже знакомому нам типу (1.2.10).

Чтобы определить траекторию точки на сфере, необходимо иметь соотношение, связывающее такое соотношение имеет вид

Полученные результаты можно представить в следующей компактной форме:

Рассмотрим движение, соответствующее заданным значениям Нужно, чтобы Если то единственным возможным

значением а является нуль, в этом случае точка находится в покое в наинизшем положении на сфере.

Построим график полинома третьей степени (рис. 6). Кривая имеет максимум в точке

При возрастании от —1 до увеличивается от — 1 до 0. Ордината кривой в точке равна

где

Чтобы движение было возможно, необходимо, чтобы выполнялось неравенство т. е. чтобы

Весьма удобный способ классификации различных возможных движений можно получить, построив вспомогательную диаграмму в координатах (рис. 7).

Рис. 6.

Рис. 7.

На этом рисунке изображена кривая Допустимые значения удовлетворяющие неравенствам (5.3.10), соответствуют точкам, расположенным в цезаштрихованной области плоскости, а также на границе этой области. При построении кривой следует иметь в виду, что при

Классификацию орбит теперь произвести просто. Имеется три класса кривых, удовлетворяющих следующим условиям:

Рассмотрим последовательно эти три возможности.

1) . Этот случай соответствует задаче о простом маятнике, рассмотренной в примере Кривая третьего порядка три раза пересекает ось z (рис. 6), причем

Координата отрицательна, — координата может быть как положительной, так и отрицательной. Движение вдоль оси z есть либрация между Траектория точки на сфере располагается между двумя

горизонтальными окружностями, поочередно касаясь их. Если определяемое формулой

есть число рациональное, то движение является периодическим. Полагая где - положительные целые числа, не имеющие общего множителя, получаем период равным

В самом деле, приращение при изменении z от до и обратно до равно

и орбита является периодической, если это приращение равно умноженному на некоторый рациональный множитель, т. е. если оно равно, скажем, период равен времени, в течение которого происходит полных колебаний между

Найдем теперь явное соотношение между Имеем

где через z обозначена производная новая безразмерная временная переменная, равная Перепишем уравнение (5.3.15) в виде

Обозначим

и

и введем функцию Если начало отсчета времени выбрать таким образом, чтобы при (т.е. то будем иметь

Тогда значение в момент t найдется из соотношения

в правую часть которого вместо z следует подставить его выражение из (5.3.17).

3) Этот случай относится к задаче о коническом маятнике. Частица движется по окружности в горизонтальной плоскости Период о равен где расстояние от центра сферы до плоскости, в которой происходит движение. Движение устойчиво в том смысле, что малое возмущение приводит к движению типа 2), ограниченному узкой полосой на сфере в окрестности первоначальной круговой траектории.

В заключение отметим, что аномальную точку можно считать предельной для каждого из трех случаев. Частица находится в покое в положении устойчивого равновесия в наинизшей точке сферы.

1
Оглавление
email@scask.ru