Уравнение центральное Лагранжа

Глава XII этой книги содержит подробное исследование движения под действием центральной силы. В ней проводится изучение орбит для некоторых законов изменения силы, отличных от обычного закона обратной пропорциональности квадрату расстояния. Изложение ведется достаточно элементарно, без использования уравнений Лагранжа. [c.108]

Наконец, в лагранжевой механике не существует какого-либо общего метода упрощения функции Лагранжа. Не существует никакого систематического приема для получения циклических переменных и их можно получить лишь путем удачной догадки. В гамильтоновой механике может быть предложен определенный метод получения циклических переменных и упрощения функции Гамильтона. Этот метод сводит всю задачу интегрирования к нахождению одной фундаментальной функции, являющейся производящей функцией некоторого преобразования. Он играет центральную роль в теории канонических уравнений и, как будет показано в следующей главе, предоставляет широкие возможности для различных обобщений. [c.226]

В обычно применяемых методах определение движения свободной точки в пространстве под влиянием ускоряющих сил состоит в интегрировании трех обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, а определение движения системы свободных точек, взаимно притягивающихся или отталкивающихся, — в интегрировании системы подобных уравнений, число которых втрое больше числа притягивающихся или отталкивающихся точек, если только мы предварительно не уменьшим это последнее число на единицу, рассматривая только относительные движения. Таким образом, в солнечной системе, если мы рассматриваем только взаимные притяжения Солнца и десяти известных планет [ ], определение движений последних относительно первого при помощи обычных методов сводится к интегрированию системы тридцати обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, связывающих координаты и время, или же, при помощи преобразования Лагранжа, — к интегрированию системы шестидесяти обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, связывающих время и эллиптические элементы. При помощи этих интегрирований тридцать переменных координат или шестьдесят переменных элементов могут быть найдены, как функции времени. В методе, предложенном в данной работе, задача сводится к отысканию и дифференцированию единственной функции, которая удовлетворяет двум уравнениям в частных производных первого порядка и второй степени подобным же образом всякая другая динамическая задача, относящаяся к движениям (как бы многочисленны они не были) любой системы притягивающихся или отталкивающихся точек (даже если мы предполагаем, что эти точки ограничены какими-либо условиями связи, совместными с законом живой силы), сводится к изучению одной центральной функции, форма которой определяет и характеризует свойства движущейся системы и определяется двумя дифференциальными уравнениями в частных производных первого порядка в сочетании с некоторыми простыми соображениями. Таким образом, по крайней мере интегрирование многих уравнений одного класса заменяется интегрированием двух уравнений другого класса, и даже если считать, что этим не достигается никакого практического облегчения, тем не менее можно получить некое интеллектуальное наслаждение от сведения, пожалуй, самого сложного из всех исследований. [c.176]

Форма, которую Лагранж придал дифференциальным уравнениям динамики, до сего времени служила только для того, чтобы с изяществом выполнять различные преобразования, для которых пригодны эти уравнения, и для того, чтобы с легкостью и притом во всей их широте выводить общие законы механики. Однако из этой же формы можно извлечь важную выгоду с точки зрения самого интегрирования этих уравнений, что, как мне кажется, добавляет новую ветвь к аналитической механике. Я наметил ее основные черты в сообщении, сделанном 29 истекшего ноября Берлинской академии, после того, как имел честь представить Вашей прославленной академии, приблизительно год назад, пример, способный дать почувствовать дух и полезность нового метода. Я нашел, что всякий раз, когда имеет место принцип наименьшего действия, можно следовать по такому пути в интегрировании дифференциальных уравнений движения, что каждый из интегралов, найденных последовательно, понижает порядок этих уравнений на две единицы, если отождествлять постоянно порядок системы обыкновенных дифференциальных уравнений с числом произвольных постоянных, которое вводит их полное интегрирование. Высказанное предложение имеет место также и в случаях, когда функция, производные которой дают составляющие сил, действующих на различные материальные точки, содержит явно время. Мы находим, например, в случае одной точки, вынужденной оставаться на заданной поверхности и подверженной действию только центральных сил, что дифференциальное уравнение второго порядка, которым определяется это движение, приводится к квадратурам, как только найден один-единственный интеграл. Наикратчайшие линии на поверхности входят в этот случай. [c.289]

Случай Лагранжа. В IX разделе своей Аналитической механики Лагранж показал, что уравнения движения тяжелого твердого тела с одной неподвижной точкой могут быть проинтегрированы, если центральный эллипсоид инерции является эллипсоидом вращения, а неподвижная точка находится на его оси симметрии. Геометрическое исследование движения в этом случае было дано Пуассоном. Симметричное тяжелое твердое тело, имеющее неподвижную точку на оси симметрии, широко применяется в технике. Результаты исследования движения такого тела легли в основу современной теории гироскопических приборов. [c.420]

В методе переменного действия развивается подход, состоящий в использовании способов синхронного, асинхронного варьирования и варьирования по Гельмгольцу. Среди полученных интегральных равенств (заметки 14-17) центральное интегральное равенство, составленное на основе центрального уравнения Лагранжа при асинхронном [c.13]

Если перестановочное соотношение (18) не выполняется, то вместо (22) получаем [58] центральное уравнение Лагранжа [c.30]

При совместном использовании синхронных и асинхронных вариаций получен расширенный аналог (обобщение) центрального уравнения Лагранжа. На основе этого уравнения составлено интегральное равенство (называемое здесь центральным интегральным равенством), связывающее действие по Лагранжу и действие по Гамильтону. Полученное интегральное равенство позволяет находить синхронные и асинхронные вариации действия при различных вариантах задания условий варьирования концевых точек траектории. Из центрального интегрального равенства как частные случаи следуют классические принципы стационарного действия и другие интегральные выражения изменения действия при варьировании. [c.106]

Центральное уравнение Лагранжа при асинхронном варьировании. Центральным уравнением Лагранжа по предложению Гамеля называют равенство [58 [c.106]

В отсутствие свойства (2) имеем общее центральное уравнение Лагранжа [581 [c.107]

Равенство (6) является обобщением центрального уравнения Лагранжа. В частном случае, при М, = О, из (6) следует центральное уравнение Лагранжа (1). В отсутствие свойства (2) с учётом общего центрального уравнения Лагранжа (3) получаем равенство [c.107]

Допуская перестановочные соотношения, на том же промежутке времени интегрируем центральное уравнение Лагранжа (13.16) [c.121]

При этом центральное место для различных направлений такого толка занимает так называемое основное уравнение механики или принцип Даламбера-Лагранжа. [c.124]

Остается дать представление левых частей равенств (7) или (8) через обобщенные координаты. Это будет сделано ниже, а здесь мы обратимся к другой форме записи общего уравнения динамики (2), называемой центральным уравнением Лагранжа. [c.255]

Преобразование центрального уравнения Лагранжа [c.256]

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ ЛАГРАНЖА 257 [c.257]

Запись центрального уравнения Лагранжа (3.10) теперь приводится к виду [c.257]

Итак в случае потенциальных сил центральное уравнение Лагранжа приводится к виду [c.257]

Рассмотрим теперь случай, когда справедливо правило йЬ == 1с1. В этом предположении нужно воспользоваться центральным уравнением Лагранжа в форме (6.4.6). При выполнении тех же действий последнее принимает вид [c.283]

Обратимся теперь к центральному уравнению Лагранжа (6.4.9) имеем по (2) [c.709]

Примеры на составление уравнений Лагранжа. Тело с двумя равными главными центральными моментами инерции вращается под действием силы тяжести вокруг неподвижной точки О, расположенной на оси неравного момента инерции. Найти условия, при которых тело движется подобно математическому маятнику. [c.347]

Другое решение. Колебания можно исследовать также на основе уравненнй Лагранжа. Разделим стержень на п элементов, каждый из которых стягивает центральный угол dQ = I к имеет массу mal. Координаты точек разбиения стержня в его невозмущенном и возмущенном положениях обозначим соответственно через а, 0s и а (1-f Us), б + фе- Величинами (фо, Uq). (фь i)> (фп. п) определяется положение системы. Как и прежде, пренебрегая живой силой вращения, имеем [c.512]

Применение криволинейных координат общего вида мы рассмотрим в части курса, посвященной аналитической механике в аналитической статике и в главах, содержащих уравнения Лагранжа 2-го рода и уравнения Гамильтона. В этой главе рассмотрим лишь полярные координаты точки на плоскости, координаты весьма удобные для решения многих задач динамики точки, например, задач о движении точки в центральных силовых полях. [c.15]

Получается интеграл уравнений Эйлера — Лагранжа, не являющийся кинестеническим ни в каких координатах, так как кине-стенический интеграл всегда линеен по определяющим скоростям (например, при движении в центральном поле сил V=V r) сохраняется рв = пггЩ). [c.133]

Продолжая классическую традицию английской физики У. Томсона, Фарадея Мак-Куллоха, Максвелла, которые шли по пути построения физических (механических) моделей на основе аналогии, Лармор ) в конце XIX в. также ставит перед собой задачу сведения всего многообразия явлений к динамическим принципам. Он считает центральной задачей разработку идеи о каком-либо определенном характере связи между эфиром и веществом. Для этой цели он воспользовался принципом наименьшего действия, который, по его мнению, позволяет свести к динамике такие физические теории, внутренний динамический механизм которых скрыт от непосредственного наблюдения. Аналогичную точку зрения на проблемы электродинамики развивал ранее Гельмгольц. Лармор находит классический вид лагранжиана и, воспользовавшись определением величин Е и Н и тем, что полная энергия системы связана с L, выводит уравнения Максвелла. Легко доказать, идя несколько иным путем, что уравнения [c.856]

Бегло просмотрев решение этой задачи с помощью уравнений Лагранжа, видим, что в нем отсутсвовали какие-либо искусственные приемы. Задача рещалась по стандартным образцам. Громоздкие уравнения появились только в конце решения при вычислении производных кинетической энергии (23). Однако это не связано с какими-либо принципиальными трудностями. Центральным звеном решения задачи было определение скоростей точек А н В, необходимых при составлении выражения кинетической энергии (23). Легко представить, во сколько раз затруднилось бы решение этой задачи в случае применения общего уравнения динами- [c.511]

Г. Брелль доказал, что при рассмотрении движения несвободной механической системы с идеальными удерживающими линейными неголономными связями принципы Гаусса и Гельдера — Фосса эквивалентны. Исходя из центрального уравнения Лагранжа, Г. Гамель показал, как принцип Гамильтона— Остроградского в смысле Гельдера — Фосса может быть выражен в квазикоординатах. Он показал также, что из установленного им принципа как частный случай вытекает принцип Воронца — Суслова. [c.92]

Дальнейшее развитие проблемы п тел принадлежит Ю. Д. Соколову многочисленные исследования которого посвящены изучению особых траекторий системы свободных материальных точек, взаимно притягивающихся или отталкивающихся с силами, пропорциональными произвольной функции взаимных расстояний. Соколов обобщил на случай произвольных сил взаимо-114 действия в задаче п тел теорему Пенлеве о минимуме взаимных расстояний, теорему Шази о парном соударении в неизменяемой плоскости, теорему Дзио-бека о движении точек в неподвижной центральной плоскости при аннулировании кинетического момента системы относительно ее центра масс и теорему Слудского—Вейерштрасса об общем соударении тел. Он установил нижнюю границу радиусов сходимости разложений координат точек системы около момента регулярного движения. Обобпщв уравнение Лагранжа — Якоби, он исследовал поведение квадратичного момента инерции при стремлении t к некоторому особому моменту ti или оо. Соколов изучил траектории парного соударения в общей задаче трех тел, исследовал характер особых, Точек интегралов прямолинейного движения. Рассматривая ограниченную задачу трех тел в обобщенной постановке, он исследовал поведение искомых функций и доказал существование решения задачи, установил инвариантное соотношение, характеризующее условие соударения. Результаты этих исследований Соколов успешно применил к решению задач о притяжении к неподвижному и равномерно вращающемуся центрам. [c.114]

Виртуальное варьирование предполагает использование виртуальных перемещений, определяющих свойства реакций связей. Таким путём применение операций вариационного исчисления при варьировании функционала действие увязывается с физическим смыслом учитываемых ограничений. Вспомогательный характер имеет заметка 7 о дифференцировании функции при неявной зависимости от переменных и о вариационной производной. Способы синхронного, асинхронного варьирования и способ, применённый Гельмгольцем (и его расширение), а также варьирование в скользящих режимах реализации связей рассматриваются в заметке 8. В заметке 9 обсуждается составление уравнений для виртуальных вариаций неголономной связи связи, представляющей огибающую связи, зависящей от двух независимых параметров неравенства для виртуальных перемещений при неудерживающих связях. В одном из пунктов заметки 10 полностью содержится (с нашим примечанием) двухстраничная работа М. В. Остроградского Заметка о равновесии упругой нити , написанная им по поводу одной известной классической ошибки Лагранжа в других пунктах рассматривается использование неопределённых множителей при представлении реакций связей. Некоторое ограничение множества виртуальных перемещений позволило сформулировать обобщение принципа наименьшей кривизны Герца для систем с нестационарными связями (заметка 11). Несвободное движение систем с параметрическими связями (заметка 12) изучается на основе принципа освобождаемости по Четаеву, сформулированному им в задаче о вынужденных движениях составлено общее уравнение несвободных динамических систем, основные уравнения немеханической части которых имеют первый порядок (в отличие от механической части, основные уравнения которой второго порядка), предложено общее уравнение динамики систем со случайными параметрами. Центральное вириальное равенство (заметка 13) выводится с помощью центрального уравнения Лагранжа. [c.13]

Проблема точного интегрирования уравнений динамики — одна из самых популярных тем исследования, начиная со знаменитых Математических начал натуральной философии Ньютона. Руководящей идеей в этом круге вопросов является общая идея симметрии. При решении задачи о центральном движении Ньютон уже использовал соображения симметрии факторизуя орбиты группы вращений, он свел эту задачу к изучению движения по прямой в потенциальном поле. Впоследствии Лагранж и Якоби заметили, что классические интегралы задачи многих гравитирующих тел связаны с инвариантностью уравнений движения относительно группы преобразований Галилея. Это фундаментальное наблюдение обобщено Эмми Нётер каждой группе преобразований, сохраняющих действие по Гамильтону, отвечает интеграл уравнений движения. Верно и обратное фазовый поток уравнений Гамильтона, в которых гамильтонианом служит известный интеграл, переводит решения исходных уравнений движения в решения тех же уравнений. На этой идее основано доказательство известной теоремы Лиувилля о полной интегрируемости уравнений Гамильтона фазовые потоки инволютивных интегралов попарно коммутируют и порождают абелеву группу симметрий максимально возможной размерности на многообразиях их совместных уровней. [c.6]

Дифференциальные уравнения движения в обобщенных координатах можно сразу же получить, если воспользоваться центральным уравнением Лагранжа. Мы дадим вывод в двух предположениях, считая первый раз, что правило переставимости операций и 6 не имеет места, и второй раз, что оно соблюдается. В первом случае, когда йЬ Ф Ьй, нужно воспользоваться центральным уравнением в форме (6.4.11). Тогда, учитывая, что кинетическая энергия Т представляет функцию обобщенных координат и скоростей, можно написать [c.282]

Последняя группа слагаемых исчезает вследствие соотношений (4), а предпоследняя—вследствие переставимости действий варьирования и дифференцирования (правило йо = 8б ) как указывалось ранее, можно было бы и не прибегать к этому правилу, применив вместо центрального у равнения Лагранжа общее центральное уравнение (6.4.11). Пришли бы к тому же результату [c.504]

Определение. Если координата не входит в функцию Гамильтона Н р , р ,. . ., д ,. . ., q , t), так что dH/dgi = О, то такая координата называется циклической (термин происходит от частного случая — угловая координата ф в центральном поле). Очевидно, координата д циклическая тогда и только тогда, когда она не входит в функцию Лагранжа (дЫдд = 0). Из гамильтонова вида уравнений движения вытекает [c.64]

Центральная задача теории малых колебаний —исследование устойчивости рассматриваемого положения равновесия или периодического движения. Теорин устойчивости посвящена большая литература (см. обзор [11] и В. И. Арнольд, Ю. С. Ильяшенко, Обыкновенные дифференциальные уравнения. Итоги науки и техн. ВИНИТИ, Современные проблемы математики. Фундаментальные направления, 1984, 1). Ниже кратко рассмотрены только некоторые результаты этой теории, позволяющие судить об устойчивости на основании изучения нормальных форм. Описаны также результаты, связанные с проблемой обращения теоремы Лагранжа об устойчивости равновесия в потенциальном поле. [c.267]

Корпус 1 гуееничного тягача имеет шарнирную связь с тележкой 2 тягача в точке А (рис. 22.25). Между тележкой и корпусом установлена рессора, изображенная в виде пружины. Известны крутящий момент М= 18 кН м, приложенный к ведущим звездочкам момент еил сопротивлений Мс = 14 кН м масса корпуса W] = 21 т масса тележки / 2 = 7 т диаметр ведущей звездочки d = 0,7 м момент инерции корпуса относительно центральной оси С корпуса J = 80 т м коэффициент жесткости рессоры С] = 830 кН/м размеры Л = 1,7 м, /2 = 1,9 м, /3 = 0,7 м. Составить уравнения Лагранжа, прихшмая за обобщенные координаты угол ф1 поворота корпуса относительно тележки и угол ф2 поворота ведущей звездочки. [c.217]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...