Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Динамический хаос (ИПИС, ФКС)

.pdf
Скачиваний:
67
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
5.81 Mб
Скачать

Здесь учтено, что т.к. мы рассматриваем бесконечно малый интервал времени ( мало и стремится к 0), то в течении него частица не успеет заметно сдвинуться и поэтому координату x в течении этого интервала можно считать постоянной. Сделав далее замену переменной

t t nT ,

получим

p P(x) (t ) dt P(x) .

P(x)

Таким образом, функция в формуле (151) имеет смысл импульса, передаваемого частице при толчке. Значит, движение нашей частицы можно представить в следующем виде: при каждом толчке частица мгновенно получает импульс P(x) за счёт действия толкающей силы F , а в промежутке между толчками частица движется только под действием силы трения f kv .

Найдём, по каким законам изменяются координата x и скорость v частицы с течением времени. Пусть xn и vn – координата и скорость частицы перед n -м толчком. Результатом толчка будет увеличение скорости на величину

v pm P(xn )m .

Значит, сразу после толчка скорость частицы будет равна

vn vn v vn P(xn )m ,

т.е. в результате каждого толчка имеем преобразование величин

(xn , vn ) (xn , vn P(xn )m) . (154)

Как говорилось ранее, до следующего (n 1) -го толчка частица будет двигаться только под действием силы трения, т.е.

m ddtv f , m ddtv kv ,

dvv mk dt ,

ln v mk t ln C ,

v(t) C exp mk t .

Выбирая время

отсчёта

времени

так,

чтобы

при t 0 :

v vn , получим

C

vn , т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

P(x )

 

 

 

k

 

v(t) vn exp

m

t

vn

m

n

exp

m

t . (155)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, к моменту следующего

(n 1) -го

толчка,

скорость частицы будет равна

 

 

 

 

 

 

 

P(x )

 

 

 

kT

 

vn 1 v(T) vn

n

 

exp

.

(156)

 

m

 

 

 

 

m

 

Аналогично, можно определить координату частицы xn 1 .

dxdt v ,

dx v(t) dt ,

T

 

 

 

 

P(x ) T

 

 

k

 

x v(t) dt vn

 

m

n

exp

m

t dt

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

P(x )

 

 

m

 

 

 

k

 

T

vn

n

 

 

k

 

exp

m

t

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

0

 

v

n

 

P(xn )

m

 

1 exp

 

kT .

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m

Таким образом,

x

1

mvn

 

 

 

 

kT

 

k

P(xn ) 1 exp

 

.

(157)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

В результате, учитывая, что xn 1

xn x , получим

 

xn 1 xn

1

mvn P(xn )

 

 

 

kT

 

k

1

exp

.

(158)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

Таким образом, движение частицы описывается следующим двумерным отображением:

xn 1

xn

1

mvn

 

 

 

 

 

 

 

kT

 

k

P(xn ) 1

exp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

. (159)

 

 

 

 

P(x )

 

 

 

 

kT

 

 

vn 1

 

 

 

 

 

 

vn

n

 

exp

m

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

Упростим его, введя вместо v новую переменную

y x

mv

 

kT

 

 

k

exp

m

1 .

(160)

 

 

 

 

Тогда преобразование (159) примет вид:

xn 1

(xn ) b yn ,

(161)

 

yn 1 xn

 

 

 

где