Введение в аналитическую динамику. Кирсанов А.А. - 75 стр.

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75
Óðàâíåíèÿ Ëàãðàíæà
§3.3. Êîíñåðâàòèâíûå è îáëàäàþùèå ïîòåíöèàëüíîé
ôóíêöèåé ñèñòåìû ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê
Ïóñòü çàäàííûå ñèëû
r
X
çàâèñÿò òîëüêî îò
r
x
è íå çàâèñÿò íè îò
r
x
&
, íè îò
t
è äëÿ ëþáîãî âèðòóàëüíîãî ïåðåìåùåíèÿ
r
x
δ
ôîðìà Ïôàô-
ôà
=
δ
N
r
rr
xX
1
ÿâëÿåòñÿ ïîëíûì äèôôåðåíöèàëîì
Vδ
, ãäå
V
- îäíî-
ðîäíàÿ ôóíêöèÿ îò ïåðåìåííûõ
N
xxx
,...,,
21
, ïðèíàäëåæàùàÿ êëàññó
1
C
(ñì. §2.5.). Áóäåì îïðåäåë¸ííûå òàêèì îáðàçîì çàäàííûå ñèëû íàçûâàòü
êîíñåðâàòèâíûìè, à ôóíêöèþ
V
- ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé. Ïóñòü òàê æå
ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó
r
q
è
r
x
íå ñîäåðæàò âðåìÿ
t
.
Âûðàçèì ôîðìó Ïôàôôà
=
δ
N
r
rr
xX
1
÷åðåç îáîáù¸ííûå êîîðäèíàòû
∑∑
====
δ=δ
=δ
n
i
n
i
iii
N
r
i
r
r
N
r
rr
qQq
q
x
XxX
1111
(3.3.1)
è
VqQ
n
i
ii
~
1
δδ
=
=
, (3.3.2)
ãäå
()()
nN
qqqVxxxV
,...,,
~
,...,,
2121
=
. (3.3.3)
×åòâ¸ðòàÿ ôîðìà îñíîâíîãî óðàâíåíèÿ (3.1.14) ïðèìåò âèä:
=
=δ
+
n
r
r
rrr
q
q
V
q
T
q
T
dt
d
1
0
~~~
&
. (3.3.4)
Óðàâíåíèÿ Ëàãðàíæà (3.2.1) è (3.2.6), ñîîòâåòñòâåííî äëÿ ãîëîíîì-
íûõ è íåãîëîíîìíûõ ñèñòåì ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê, áóäóò âûãëÿäåòü òàê:
Óðàâíåíèÿ Ëàãðàíæà                                                                               75
          §3.3. Êîíñåðâàòèâíûå è îáëàäàþùèå ïîòåíöèàëüíîé
                ôóíêöèåé ñèñòåìû ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê

        Ïóñòü çàäàííûå ñèëû X r çàâèñÿò òîëüêî îò                             x r è íå çàâèñÿò íè îò
x& r , íè îò t è äëÿ ëþáîãî âèðòóàëüíîãî ïåðåìåùåíèÿ δx r ôîðìà Ïôàô-
      N
ôà    ∑ X δx
      r =1
                 r       r   ÿâëÿåòñÿ ïîëíûì äèôôåðåíöèàëîì − δV , ãäå V - îäíî-


ðîäíàÿ ôóíêöèÿ îò ïåðåìåííûõ x1 , x 2 ,..., x N , ïðèíàäëåæàùàÿ êëàññó C1
(ñì. §2.5.). Áóäåì îïðåäåë¸ííûå òàêèì îáðàçîì çàäàííûå ñèëû íàçûâàòü
êîíñåðâàòèâíûìè, à ôóíêöèþ V - ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé. Ïóñòü òàê æå
ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó                      q r è x r íå ñîäåðæàò âðåìÿ t .
                                                  N
        Âûðàçèì ôîðìó Ïôàôôà                     ∑ X δx
                                                 r =1
                                                        r   r       ÷åðåç îáîáù¸ííûå êîîðäèíàòû


             N                     n
                                         N    ∂x              n

          ∑
          r =1
                 X r δx r =       ∑∑     X r r δqi =
                                        
                                   i =1  r =1 ∂qi 
                                                            ∑Q δq
                                                            i =1
                                                                      i   i                (3.3.1)

è
             n
                                     ~
          ∑ Q δq
          i =1
                     i       i   = −δV ,                                                   (3.3.2)

ãäå
        V (x1 , x 2 ,..., x N ) = V (q1 , q2 ,..., qn ).
                                  ~
                                                               (3.3.3)
        ×åòâ¸ðòàÿ ôîðìà îñíîâíîãî óðàâíåíèÿ (3.1.14) ïðèìåò âèä:
             n  d  ∂T~               ~
                                    ∂T ∂V 
                                             ~
          ∑                      −   +      δq r = 0 .                               (3.3.4)
          r =1  dt  ∂q& r         ∂q r ∂qr 
     Óðàâíåíèÿ Ëàãðàíæà (3.2.1) è (3.2.6), ñîîòâåòñòâåííî äëÿ ãîëîíîì-
íûõ è íåãîëîíîìíûõ ñèñòåì ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê, áóäóò âûãëÿäåòü òàê: