Введение в аналитическую динамику. Кирсанов А.А. - 78 стр.

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78
Ãëàâà òðåòüÿ
Íàì ÷àñòî áóäåò âñòðå÷àòüñÿ ñèñòåìà ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê, äëÿ
êîòîðîé áóäóò âûïîëíÿòüñÿ ñëåäóþùèå óñëîâèÿ:
1) ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó
r
q
è
r
x
íå ñîäåðæàò âðåìÿ
t
,
2) çàäàííûå ñèëû êîíñåðâàòèâíû,
3) ñèñòåìà ãîëîíîìíà è îáîáù¸ííûå êîîðäèíàòû âûáðàíû òàê, ÷òî
ln =
(÷èñëî îáîáù¸ííûõ êîîðäèíàò ìèíèìàëüíî).
 ýòîì ñëó÷àå
∑∑
==
==
n
r
n
i
irri
qqaTT
11
2
2
1
~
&&
, (3.3.17)
à êîýôôèöèåíòû
ri
a
çàâèñÿò òîëüêî îò
r
q
. Ïîñëåäíåå òàê æå ñïðàâåä-
ëèâî è äëÿ
V
~
, à óðàâíåíèå (3.3.4) âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ïðîèçâîëüíûõ çíà÷å-
íèé
n
qqq
δδδ ,...,,
21
. Ñèñòåìû, óäîâëåòâîðÿþùèå ïåðå÷èñëåííûì âûøå
ñâîéñòâàì, áóäåì íàçûâàòü íàòóðàëüíûìè ñèñòåìàìè ìàòåðèàëüíûõ
òî÷åê.
§3.4. Ôóíêöèÿ Ëàãðàíæà
Áóäåì â äàëüíåéøåì êèíåòè÷åñêóþ è ïîòåíöèàëüíóþ ýíåðãèè, âûðà-
æåííûå ÷åðåç
r
q
è
r
q
&
(à òàêæå, âîçìîæíî, è
t
), îáîçíà÷àòü ÷åðåç
T
è
V
.
×åòâ¸ðòàÿ ôîðìà îñíîâíîãî óðàâíåíèÿ (3.3.4) çàïèøåòñÿ â âèäå
=
=δ
+
n
r
r
rrr
q
q
V
q
T
q
T
dt
d
1
0
&
. (3.4.1)
Ïóñòü
VTL =
, (3.4.2)
òîãäà ñ ó÷¸òîì òîãî, ÷òî
T
íå çàâèñèò îò
r
q
, à
V
íå çàâèñèò îò
r
q
&
,
óðàâíåíèå (3.4.1) çàïèøåòñÿ òàê:
=
=δ
n
r
r
rr
q
q
L
q
L
dt
d
1
0
&
. (3.4.3)
78                                                          Ãëàâà       òðåòüÿ
     Íàì ÷àñòî áóäåò âñòðå÷àòüñÿ ñèñòåìà ìàòåðèàëüíûõ òî÷åê, äëÿ
êîòîðîé áóäóò âûïîëíÿòüñÿ ñëåäóþùèå óñëîâèÿ:
     1) ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó q r è x r íå ñîäåðæàò âðåìÿ t ,
     2) çàäàííûå ñèëû êîíñåðâàòèâíû,
     3) ñèñòåìà ãîëîíîìíà è îáîáù¸ííûå êîîðäèíàòû âûáðàíû òàê, ÷òî
n = l (÷èñëî îáîáù¸ííûõ êîîðäèíàò ìèíèìàëüíî).
      ýòîì ñëó÷àå
                        n    n

                       ∑∑ a
     ~        1
     T = T2 =                        & & ,
                                   ri q r qi                          (3.3.17)
              2        r =1 i =1

à êîýôôèöèåíòû a ri çàâèñÿò òîëüêî îò          q r . Ïîñëåäíåå òàê æå ñïðàâåä-
           ~
ëèâî è äëÿ V , à óðàâíåíèå (3.3.4) âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ïðîèçâîëüíûõ çíà÷å-
íèé δq1 , δq2 ,..., δqn . Ñèñòåìû, óäîâëåòâîðÿþùèå ïåðå÷èñëåííûì âûøå
ñâîéñòâàì, áóäåì íàçûâàòü íàòóðàëüíûìè ñèñòåìàìè ìàòåðèàëüíûõ
òî÷åê.


      §3.4. Ôóíêöèÿ Ëàãðàíæà

     Áóäåì â äàëüíåéøåì êèíåòè÷åñêóþ è ïîòåíöèàëüíóþ ýíåðãèè, âûðà-
æåííûå ÷åðåç q r è q& r (à òàêæå, âîçìîæíî, è t ), îáîçíà÷àòü ÷åðåç T è V .
    ×åòâ¸ðòàÿ ôîðìà îñíîâíîãî óðàâíåíèÿ (3.3.4) çàïèøåòñÿ â âèäå
       n    d  ∂T  ∂T ∂V 
      ∑  dt  ∂q&
      r =1 
                      −
                   r 
                             +     δq r = 0 .
                          ∂qr ∂qr 
                                                                      (3.4.1)

     Ïóñòü
      L = T −V ,                                                      (3.4.2)
òîãäà ñ ó÷¸òîì òîãî, ÷òî T íå çàâèñèò îò          q r , à V íå çàâèñèò îò q& r ,
óðàâíåíèå (3.4.1) çàïèøåòñÿ òàê:
       n    d  ∂L  ∂L 
      ∑  dt  ∂q&
      r =1 
                      −
                   r 
                               δqr = 0 .
                          ∂q r 
                                                                      (3.4.3)