для этой механической системы имеют вид
где Т — кинетическая энергия механической системы,
зависит от
Система (4.1.48) представляет собой систему
дифференциальных уравнений второго порядка, т. е. ее общий порядок равен
Различными способами ее можно привести к системе
дифференциальных уравнений первого порядка, но наиболее удобной и полезной формой является так называемая каноническая или гамильтонова форма.
Изложим правило составления канонических уравнений. Наряду с
обобщенными координатами
введем в рассмотрение
обобщенных импульсов
по формулам
Переменные
называются каноническими.
Разрешая уравнения (4.1.49) относительно обобщенных скоростей
получим последние в виде функций обобщенных координат, обобщенных импульсов и времени
Составим характеристическую функцию (функцию Гамильтона) Н, равную
в которой обобщенные скорости
входящие в первую сумму и в выражение для кинетической энергии, заменены с помощью (4.1.50).
Определение. Канонической, или гамильтоновой, системой дифференциальных уравнений называется система
Каноническая система дифференциальных уравнений имеет порядок
и эквивалентна системе уравнений Лагранжа
(4.1.48). Если Я не зависит явно от времени
то система (4.1.52) имеет первый интеграл
называемый интегралом энергии. В этом случае Я представляет собой полную энергию механической системы,
— произвольная постоянная.
Из изложенного правила следует, что движение механической системы может быть описано бесконечным множеством канонических уравнений вида (4.1.52). Все определяется выбором лагранжевых координат