контакта М) и соотношений (1.1), (1.4), позволяющих представить координаты точки М как функции углов
Потенциальная энергия тела представляет собой функцию углов
и в соответствии с формулами (1.18) и (1.4) может быть представлепа в виде
где
Подсчитаем кинетическую энергию тела. Из (1.12) имеем
Воспользовавшись кинематическими уравнениями Эйлера (1.14) и заменив величины
на их выражения (1.4) через углы Эйлера
получим равенство (1.22) в виде
где
Из (1.14), (1.17) и (1.23) получаем выражение кипетической энергии тела через обобщенные координаты и скорости:
Тяжелое твердое тело на гладкой горизонтальной плоскости представляет собой голономную систему с пятью степенями свободы. Уравнения движения тела можно записать в виде уравнений Лагранжа второго рода:
В функции Лаграпжа
кинетическая и потенциальная энергии определяются выражениями (1.26) и (1.20).
Функцию Лагранжа можно записать в более удобном для дальнейшего виде, если ввести величины
— осевые
и центробежпые
моменты инерции тела по
отношению к осям системы координат начало которой совпадает с центром тяжести тела (ось
направлена вертикально вверх, ось
— по линии узлов в сторону, откуда поворот оси
на угол
до совмещения с осью
происходит против часовой стрелки, и ось
— перпендикулярно плоскости так, чтобы образовывать правую систему координат). Элементы
матрицы паоравляндцих косинусов
вычисляются по формулам
В соответствии с формулами (3.8) гл. 1 имеем
Используя величины (1.30), функцию Лагранжа (1.28) можно представить в виде [70]