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Лекции по классической механике. Учебное пособие

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ɅȿɄɐɂə ɈɋɇɈȼɕ ɆȿɏȺɇɂɄɂ ɅȺȽɊȺɇɀȺ

Ɉɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɢ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɫɢɥɵ

ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɤɨɬɨɪɵɟ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɦɢ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɚɦɢ ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬɫɹ q q qk qs ɝɞɟ ɢɧɞɟɤɫ k ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɨɬ ɞɨ s ± ɱɢɫɥɨ ɫɬɟɩɟɧɟɣ

ɫɜɨɛɨɞɵ

Ⱦɟɤɚɪɬɨɜɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɱɚɫɬɢɰ ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɜɵɪɚɠɟɧɵ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ

ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ

r&a = r&a q qs t a = N

ɉɪɢɦɟɪɋɮɟɪɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɹɬɧɢɤ ɞɥɢɧɵ l Ⱦɟɤɚɪɬɨɜɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɜɵ ɪɚɠɚɸɬɫɹ ɱɟɪɟɡ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɢɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ϕ θ ɤɨɬɨɪɵɟ ɦɨɝɭɬ ɜɵɫɬɭɩɚɬɶ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ

x = l VLQθ FRVϕ y = l VLQθ VLQϕ z = l FRVθ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫɜɹɡɢ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ ɜ ɞɟɤɚɪɬɨɜɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɚɯ ±x + y + z = l ɜ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɢɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɚɯ ±r = l

Ⱦɚɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ ɢɦɟɟɬ ɞɜɟ ɫɬɟɩɟɧɢ ɫɜɨɛɨɞɵ ɞɜɢɠɟɧɢɹ

ȼɢɪɬɭɚɥɶɧɵɟ ɩɟɪɟɦɟɳɟɧɢɹ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦɢ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹɦɢ

δ r&a = ¦s r&a δ qk

k = qk

ȼɵɪɚɡɢɦ ɜɢɪɬɭɚɥɶɧɭɸ ɪɚɛɨɬɭ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɫɢɥ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚ

ɬɵ ɱɚɫɬɢɰ

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ɟɫɬɶ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɫɢɥɵ

51

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɝɨ ɪɨɞɚ

ɉɨɥɭɱɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɝɨ ɪɨɞɚ ɢɡ ɩɪɢɧɰɢɩɚ Ⱦ¶Ⱥɥɚɦɛɟɪɚ ± Ʌɚ

ɝɪɚɧɠɚ Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ ɩɨɞɫɬɚɜɢɦ ɜ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɢ ɢɡɦɟɧɢɦ ɩɨɪɹɞɨɤ ɫɭɦɦɢɪɨɜɚɧɢɹ ɩɨ ɢɧɞɟɤɫɚɦa k ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɢɦ

s ª N &

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ɋ ɭɱɟɬɨɦ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɣ ɮɨɪɦɭɥɭ ɩɟɪɟɩɢɲɟɦ ɜ ɜɢɞɟ

s

¦(Qk Ak )δ qk =

k =

Ⱦɥɹ ɜɵɩɨɥɧɟɧɢɹ ɪɚɜɟɧɫɬɜɚ ɜ ɫɢɥɭ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɜɚɪɢɚɰɢɣ ɨɛɨɛ

ɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɞɨɥɠɧɨ ɛɵɬɶ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ɉɪɟɨɛɪɚɡɭɟɦ ɪɚɜɟɧɫɬɜɨ ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɬɨɠɞɟɫɬɜɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ

ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɮɨɪɦɭɥɭ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɨɥɭɱɢɦ ɢɫɤɨɦɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɝɨ ɪɨɞɚ

Qk =

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T

T

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Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦɫɥɭɱɚɣɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯɫɢɥ F&a = − dUdr&a ȼ ɷɬɨɦɫɥɭɱɚɟɞɥɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɫɢɥ ɩɨɥɭɱɚɟɦ

52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция9.ОСНОВЫМЕХАНИКИЛАГРАНЖА

 

 

 

Qk = −

U

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ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

d

 

L

L

= k = s

 

 

 

 

 

dt qk

qk

 

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ ɮɭɧɤɰɢɹ

L = T qk qk t U q t

ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɟɬ ɫɨɛɨɣ ɪɚɡɧɨɫɬɶ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɢ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ

ɱɚɫɬɢɰ ɢ ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɱɚɫɬɢɰ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɜɪɟɦɹ Ɏɭɧɤɰɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹɮɭɧɤɰɢɟɣ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ

Ɏɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɡɚɞɚɟɬɫɹ ɧɟɨɞɧɨɡɧɚɱɧɨ ȼ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɫɥɟɞɭɟɬ ɱɬɨ ɩɪɢɛɚɜɥɟɧɢɟ ɤ ɧɟɣ ɥɸɛɨɣ ɜɟɥɢɱɢɧɵ ɤɨɬɨɪɚɹ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɹɜɧɨ ɨɬ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɱɚɫɬɢɰ ɧɟ ɦɟɧɹɟɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɋɥɟɞɭɟɬ ɡɚɦɟɬɢɬɶ ɱɬɨ ɜɢɞ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɜɵɛɨɪɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɬ ɟ ɞɚɧɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬɧɵ ɩɨ ɨɬɧɨɲɟ ɧɢɸ ɤ ɜɵɛɨɪɭ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ

ɉɪɢɦɟɪ ɑɚɫɬɢɰɚ ɜ ɩɨɥɟ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ Ɂɟɦɥɢ

Ⱦɥɹ ɞɚɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹT = m v ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɚɹ ɷɧɟɪ

ɝɢɹ ɪɚɜɧɚmgh Ɏɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

L = T = m vx + vy + vz mgz

ȼ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɡɞɟɫɶ ɜɵɛɪɚɧɵ ɞɟɤɚɪɬɨɜɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚ

ɬɵ ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɮɭɧɤɰɢɸ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚɣɞɟɦ

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d

mvy =

d

mvz = −mg

 

 

 

dt

dt

dt

ɗɬɨ ɟɫɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɜ ɩɨɥɟ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ

ɞɚɧɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚɯɨɞɢɦ ɡɚɤɨɧ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰɵɉɪɭɠɢɧɧɵɣ ɦɚɹɬɧɢɤȾɥɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɦɚɫɫɵm ɫɨɜɟɪɲɚɸɳɟɣ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

ɧɚ ɩɪɭɠɢɧɟ ɠɟɫɬɤɨɫɬɶɸk ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

L= m vx k x

ɝɞɟ x ± ɫɦɟɳɟɧɢɟ ɱɚɫɬɢɰɵ ɢɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɞɚɧɧɭɸ ɮɭɧɤ ɰɢɸ ɜ ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɢɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ

ddt mvx + kx =

53

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɟɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ

ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɧɚ ɤɨɬɨɪɭɸ ɧɚɤɥɚɞɵɜɚɸɬɫɹ ɧɟɫɬɚ ɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɫɜɹɡɢ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɨɬɞɟɥɶɧɵɯ ɱɚɫɬɢɰ ɫɢɫɬɟɦɵ ɩɪɟɞɫɬɚɜ

ɥɹɸɬɫɹ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɩɨ ɮɨɪɦɭɥɚɦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ɉɨɞɫɬɚɜɢɦ ɞɚɧɧɵɟ ɮɨɪɦɭɥɵ ɜ ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

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ɂɡɦɟɧɢɦ ɩɨɪɹɞɨɤ ɫɭɦɦɢɪɨɜɚɧɢɹ ɜ ɩɨɫɥɟɞɧɟɣ ɮɨɪɦɭɥɟ Ɉɤɨɧɱɚɬɟɥɶɧɨ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

T = T +T

+T

ɝɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ɂɞɟɫɶ ɮɭɧɤɰɢɢ f ɢT ɹɜɧɨ ɡɚɜɢɫɹɬ ɨɬ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɱɚɫɬɢɰ ɢ ɜɪɟɦɟɧɢ

ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɦɨɠɧɨ ɫɞɟɥɚɬɶ ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɜɵɜɨɞɵ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɤɜɚɞɪɚɬɢɱɧɨɣ ɮɨɪɦɨɣ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɹɜɧɨ ɡɚ ɜɢɫɹɬ ɨɬ ɜɪɟɦɟɧɢ

ȼ ɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɤɨɝɞɚ ɧɚ ɫɢɫɬɟɦɭ ɧɚɤɥɚɞɵɜɚɸɬɫɹ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɫɜɹɡɢ ɞɥɹ

ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ

 

 

s s

 

 

T =

 

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k = l=

 

 

ɢ ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɫɢɥ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

s s

 

 

 

L =

 

¦¦ fkl q

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k = l =

 

 

 

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɵ fkl ɧɨɫɹɬ ɧɚɡɜɚɧɢɟ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɜ ɢɧɟɪɰɢɢ ȼ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɢɯ ɦɨɝɭɬ ɜɵɫɬɭɩɚɬɶ ɧɚɩɪɢɦɟɪ ɦɚɫɫɵ ɢ ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ ɱɚɫɬɢɰ ɫɢɫɬɟɦɵ

54

 

 

Лекция9.ОСНОВЫМЕХАНИКИЛАГРАНЖА

ɉɪɢɦɟɪɊɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɢɡ ɞɜɭɯ ɱɚɫɬɢɰ ȼ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɜɵɛɟɪɟɦ ɪɚɞɢɭɫ ɜɟɤɬɨɪ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵR&c ɢ ɜɟɤɬɨɪr& = r& r& Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɞɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

T= m R&c + μ r&

ɝɞɟm ± ɦɚɫɫɚ ɫɢɫɬɟɦɵμ ± ɩɪɢɜɟɞɟɧɧɚɹ ɦɚɫɫɚ ɫɢɫɬɟɦɵ

ɉɪɢɧɰɢɩ ɷɤɫɬɪɟɦɚɥɶɧɨɝɨ ɞɟɣɫɬɜɢɹ

ɉɭɫɬɶ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɡɚɞɚɟɬɫɹ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ± qk Ʉɨɧɮɢɝɭɪɚɰɢɨɧɧɵɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨɦ

ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣɫɢɫɬɟɦɵɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ s ɦɟɪɧɨɟɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨɬɨɱɤɚɦɢɤɨɬɨɪɨɝɨ ɹɜɥɹɸɬɫɹ q q qk qs ɋɨɫɬɨɹɧɢɸ ɫɢɫɬɟɦɵ ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t ɨɬɜɟɱɚɟɬ

ɬɨɱɤɚ ɜ ɤɨɧɮɢɝɭɪɚɰɢɨɧɧɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɉɟɪɟɯɨɞ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢɡ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ A ɜ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ B ɦɨɠɧɨ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶ ɤɚɤ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɢɡɨɛɪɚɠɚɸɳɟɣ ɬɨɱɤɢ ɜ ɤɨɧɮɢɝɭɪɚɰɢɨɧɧɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ

ȼɜɟɞɟɦɮɭɧɤɰɢɸ ɞɟɣɫɬɜɢɹ S ɩɨ ɫɥɟɞɭɸɳɟɦɭ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ

t

S = ³L qk qk t dt

t

Ɏɭɧɤɰɢɹ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɢɦɟɟɬ ɪɚɡɦɟɪɧɨɫɬɶ >ɷɧɟɪɝɢɹ× ɜɪɟɦɹ@ ɤɨɬɨɪɚɹ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɪɚɡɦɟɪɧɨɫɬɶɸ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ

ɉɪɢɧɰɢɩ ɷɤɫɬɪɟɦɚɥɶɧɨɝɨ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɩɪɢɧɰɢɩ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɭɬɜɟɪɠɞɚɟɬ ɱɬɨ ɩɪɢ ɩɟɪɟɯɨɞɟ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢɡ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ A ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢt ɜ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟB ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢt ɪɟɚɥɶɧɨ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɬɚɤɨɣ ɩɭɬɶ ɢɡɨɛɪɚɠɚɸɳɟɣ ɬɨɱɤɢ ɜ ɤɨɧɮɢɝɭɪɚɰɢɨɧɧɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɦ ɮɭɧɤɰɢɹ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɢɦɟɟɬ ɷɤɫ ɬɪɟɦɚɥɶɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɤɚɤ ɩɪɚɜɢɥɨ ɦɢɧɢɦɚɥɶɧɨɟ Ⱦɪɭɝɢɦɢ ɫɥɨɜɚɦɢ ɜɚɪɢɚɰɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɨɛɪɚɳɚɟɬɫɹ ɜ ɧɭɥɶ

δ S =

Ⱦɚɧɧɵɣ ɩɪɢɧɰɢɩ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɫ ɝɨɥɨɧɨɦɧɵɦɢ ɢɞɟɚɥɶɧɵɦɢ ɫɜɹɡɹɦɢ ɢ ɚɤɬɢɜɧɵɦɢ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɦɢ ɫɢɥɚɦɢ Ɂɚɦɟɬɢɦ ɱɬɨ ɞɚɧɧɵɣ ɩɪɢɧɰɢɩ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜ ɢ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɨɛɨɛɳɟɧɧɨ

 

 

Qk = −

V

+

d

V

 

ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɫɢɥ ɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɸɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

qk

 

 

ɝɞɟ

 

 

 

 

 

dt

qk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V = V qk qk t ± ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɣ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

Ⱦɨɤɚɡɚɬɟɥɶɫɬɜɨɇɚ ɫɚɦɨɦ ɞɟɥɟ

t

t

t

s

§

L

 

L

 

·

 

 

 

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δ S = δ ³Ldt = ³δ Ldt = ³¦¨

 

 

δqk +

 

δ qk ¸dt

q

 

 

t

t

 

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t k=

©

 

 

 

¹

Ɂɞɟɫɶ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɜɚɪɢɚɰɢɢ ɮɭɧɤɰɢɢ ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɟɦ ɩɨ ɱɚɫ

ɬɹɦ ɞɚɧɧɨɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ

s

L

 

 

 

δ S = ¦

δ qk

t

+

 

t

k = qk

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɦ ɱɬɨδ qk t

t s

ª

L

 

§

L

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«

 

 

 

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¸ δ qk dt =

 

q

 

 

dt¨

 

¸»

t k =

¬

 

k

 

©

qk ¹¼

= δ qk t = δ qk = dtd δqk ɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧ

ɠɚ

ɋɩɪɚɜɟɞɥɢɜɨ ɢ ɨɛɪɚɬɧɨɟ ɭɬɜɟɪɠɞɟɧɢɟ ɢɡ ɩɪɢɧɰɢɩɚ ɷɤɫɬɪɟɦɚɥɶɧɨɝɨ ɞɟɣ

ɫɬɜɢɹ ɫɥɟɞɭɸɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ

56

 

 

ɅȿɄɐɂə ɈɋɇɈȼɕ ɆȿɏȺɇɂɄɂ ȽȺɆɂɅɖɌɈɇȺ

Ɉɛɨɛɳɟɧɧɚɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɩɨɥɧɭɸ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɭɸ ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɨɬ ɮɭɧɤɰɢɢ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ

dL

 

 

§

L

 

 

 

L

·

 

L

 

 

 

 

 

s ¨

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

= ¦¨

 

 

 

 

qk

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qk ¸

+

 

 

 

 

 

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q

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

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k

 

 

 

qk

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k= ©

 

 

 

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

·

 

ȼ ɞɚɧɧɨɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɢ ɡɚɦɟɧɢɦ L

 

 

 

 

d ¨

L ¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qk

ɱɟɪɟɡ

 

¨

¸

ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©

qk ¹

 

Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɉɪɨɞɟɥɚɜ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

§

s

 

 

 

L

 

 

 

·

 

 

L

 

 

 

 

 

 

d ¨

¦qk

 

L

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= −

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

¸

t

 

 

 

 

 

 

dt ¨

 

 

 

qk

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© k=

 

 

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɟɥɢɱɢɧɚ ɫɬɨɹɳɚɹ ɜ ɫɤɨɛɤɚɯ ɮɨɪɦɭɥɵ

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E = ¦qk

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=

 

 

qk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɨɣ ɩɨɥɧɨɣ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɟɣ ɫɢɫɬɟɦɵ

ȼ ɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɤɨɝɞɚ ɧɚ ɫɢɫɬɟɦɭ ɧɚɤɥɚɞɵɜɚɸɬɫɹ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɵɟ ɫɜɹɡɢ ɞɥɹ

ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɨ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɉɭɫɬɶ ɞɚɥɟɟ ɧɚ ɫɢɫɬɟɦɭ

ɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɬɨɥɶɤɨ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɫɢɥɵ ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ

s

L

s

T

 

¦qk

= ¦qk

= T

 

 

k =

qk

k =

qk

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ E = T L = T T U = T + U Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɨɛɨɛɳɟɧ ɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɜ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɨɛɵɱɧɨɣ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɟɣ ɫɢɫɬɟɦɵ

Ɉɩɢɫɚɧɢɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɜ ɦɟɯɚɧɢɤɟ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ

Ɏɚɡɨɜɨɟ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨ

ȼ ɩɨɞɯɨɞɟ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬqk ɢ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ

pk = L k = s

qk

Ɏɨɪɦɭɥɵ ɫɥɭɠɚɬ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟɦ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ Ɉɛɨɛɳɟɧ

ɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫɵ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɥɧɨɫɬɶɸ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɫɢɫɬɟɦɵ

ɜ ɧɟɤɨɬɨɪɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ ɢ ɜ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɦɨɦɟɧɬɵ ɜɪɟɦɟɧɢ Ɏɢɡɢɱɟɫɤɢɟ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɟɜ ɩɨɞɯɨɞɟȽɚɦɢɥɶɬɨɧɚɜɵɪɚɠɚɸɬɱɟɪɟɡɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫɵ

57

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

ȼɜɟɞɟɦ ɩɨɧɹɬɢɟ ɮɚɡɨɜɨɝɨ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚɎɚɡɨɜɵɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨɦɧɚɡɵ ɜɚɟɬɫɹ s ɦɟɪɧɨɟ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨ ɨɫɹɦɢ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪ ɞɢɧɚɬɵ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɱɚɫɬɢɰ ɫɢɫɬɟɦɵ ɋɨɫɬɨɹɧɢɸ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɜɟ ɱɚɟɬ ɬɨɱɤɚ ɜ ɮɚɡɨɜɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɉɪɢ ɞɜɢɠɟɧɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɨɱɤɚ ɜ ɮɚɡɨɜɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬ ɧɟɤɨɬɨɪɭɸ ɤɪɢɜɭɸ ɤɨɬɨɪɚɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɮɚɡɨɜɨɣ ɬɪɚɟɤɬɨɪɢɟɣ

Ɏɭɧɤɰɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ Ʉɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ

Ɏɭɧɤɰɢɟɣ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚɝɚɦɢɥɶɬɨɧɢɚɧɨɦ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɬɨɪɚɹ ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫɵ Ⱦɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɮɭɧɤɰɢɢ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɫɥɟɞɭɟɬ ɜ ɮɨɪɦɭɥɟ ɩɟɪɟɣɬɢ ɨɬ ɨɛɨɛɳɟɧ ɧɵɯ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɤ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɦ ɢɦɩɭɥɶɫɚɦ ɂɬɚɤ ɩɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ ɮɭɧɤɰɢɹ Ƚɚ ɦɢɥɶɬɨɧɚ ɟɫɬɶ

s

 

 

H qk pk t = ¦pk qk

L qk pk t

k =

ɉɪɨɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦ ɩɨ ɢɦɩɭɥɶɫɭ pk ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɢɦ

ɇ = qk

L = qk

 

 

pk

pk

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦ ɩɨ ɨɛɨɛɳɟɧɧɨɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɟ ɢ ɧɚɯɨɞɢɦ

H

= −

L

= −

d

(pk )

 

qk

dt

qk

 

 

Ɂɞɟɫɶ ɦɵ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɥɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɨɛɨɛ ɳɟɧɧɨɝɨ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɉɨɫɥɟɞɧɢɟ ɞɜɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢɦɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚɢ ɡɚɩɢɫɵɜɚɸɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

 

d qk

=

H

 

 

d t

 

pk

d pk

 

= − H

 

d t

 

qk

ɉɟɪɟɦɟɧɧɵɟ qk pk ɤɨɬɨɪɵɟ ɜɯɨɞɹɬ ɜ ɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨ

ɧɚ ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɵɦɢɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ ȿɫɥɢ ɮɭɧɤɰɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɹɜɧɨ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɜɪɟɦɟɧɢ ɬɨ ɨɧɚ ɩɪɟɞɫɬɚɜ

ɥɹɟɬ ɫɨɛɨɣ ɩɨɥɧɭɸ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɭɸ ɷɧɟɪɝɢɸ ɫɢɫɬɟɦɵ ȼ ɨɛɳɟɦ ɫɥɭɱɚɟ ɨɧɚ ɩɪɟɞ ɫɬɚɜɥɹɟɬ ɫɨɛɨɣ ɨɛɨɛɳɟɧɧɭɸ ɷɧɟɪɝɢɸ ɜɵɪɚɠɟɧɧɭɸ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ

ɉɪɢɦɟɪɎɭɧɤɰɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɞɥɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɜ ɩɨɥɟ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɢɦɟ ɟɬ ɜɢɞ

H = m (px + py + pz )+ m g z

58

 

 

Лекция10.ОСНОВЫМЕХАНИКИГАМИЛЬТОНА

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ

 

dx

 

=

px

 

 

dy

=

py

 

 

dz

=

pz

 

 

dt

 

m

 

dt

 

m

 

 

dt

 

m

dpx

=

 

dpy

 

=

 

dpz

= −m g

 

dt

 

 

 

dt

 

 

 

dt

 

 

 

ɋɤɨɛɤɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ

ɉɭɫɬɶɞɜɢɠɟɧɢɟɫɢɫɬɟɦɵɨɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢɦɢɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢȽɚ ɦɢɥɶɬɨɧɚ ± ɉɭɫɬɶ ɞɚɥɟɟ f qk pk t ɟɫɬɶ ɧɟɤɨɬɨɪɚɹ ɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɚɹ

ɮɭɧɤɰɢɹ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ ɜɪɟɦɟɧɢ ± ɷɧɟɪɝɢɹ ɢɦɩɭɥɶɫ ɦɨ

ɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɞɪ Ɂɚɩɢɲɟɦ ɩɨɥɧɭɸ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɭɸ ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɨɬ ɮɭɧɤɰɢɢ f

d f

s

§

f

 

 

f

 

·

f

 

 

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qk

+

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

=¦¨

q

 

p

 

pk ¸+

t

 

 

©

k

 

 

k

 

¹

 

 

k=

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɢɦ ɬɟɩɟɪɶ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɨɬ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ ɢɡ ɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɢɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ± ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

d f

 

= {f H}+

f

 

 

 

 

d t

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{f

 

 

s

 

§

f

 

H

 

f

H

·

 

 

H}= ¦¨

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

¨

q

 

p

 

 

p

q

¸

 

 

 

 

k =

 

©

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

k

 

k

 

 

 

k

k

 

ɟɫɬɶ ɩɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸɫɤɨɛɤɚ ɉɭɚɫɫɨɧɚɞɥɹ ɮɭɧɤɰɢɣ f H ɋɤɨɛɤɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ ɦɨɠɧɨ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɢ ɞɥɹ ɞɪɭɝɢɯ ɩɚɪ ɮɭɧɤɰɢɣ ɤɨ

ɬɨɪɵɟɡɚɜɢɫɹɬɨɬɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯɢɦɩɭɥɶɫɨɜ ɢ ɜɪɟɦɟɧɢ ȼ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɫɤɨɛɤɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ ɞɥɹ ɫɚɦɢɯ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɢɦɩɭɥɶ ɫɨɜ ɢ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɦɨɠɧɨ ɩɨɤɚɡɚɬɶ ɱɬɨ

{qk ql }= {pk pl }= {pk ql }= δkl

ɝɞɟ

δkl

­

ɟɫɥɢ k = l

 

= ®

ɟɫɥɢ k l

 

 

 

 

 

¯

 

 

ɋɤɨɛɤɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ ɧɚɡɵɜɚɸɬɮɭɧɞɚɦɟɧɬɚɥɶɧɵɦɢ ɫɤɨɛɤɚɦɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ ɋɤɨɛɤɢ ɉɭɚɫɫɨɧɚ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ

{λ F R}= λ{F R}

{F +F R}={F R}+{F R}{F F R}= F {F R}+{F R}F

59

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

{F R}= − {R F}

{F {F R}}+ {R {F F }}+ {F {R F }}=

 

 

 

 

 

Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɜ ɦɟɯɚɧɢɤɟ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ

 

ɉɭɫɬɶɮɭɧɤɰɢɹɅɚɝɪɚɧɠɚ ɧɟɡɚɜɢɫɢɬɨɬɨɛɨɛɳɟɧɧɨɣɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ

qk

L

= ɌɨɝɞɚɢɡɭɪɚɜɧɟɧɢɣɅɚɝɪɚɧɠɚ ɢ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹɨɛɨɛɳɟɧɧɨɝɨ

 

qk

ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɫɥɟɞɭɟɬ ɱɬɨ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫ ɨɬɜɟɱɚɸɳɢɣ ɞɚɧɧɨɣ ɨɛɨɛ

ɳɟɧɧɨɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɟ ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ Ɉɛɨɛɳɟɧɧɵɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɨɬ ɤɨɬɨɪɵɯ ɮɭɧɤ ɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɦɢ

Ɍɪɟɛɨɜɚɧɢɟ ɨɛɪɚɳɟɧɢɹ ɜ ɧɭɥɶ ɱɚɫɬɧɨɣ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɨɣ Lqk ɷɤɜɢɜɚɥɟɧɬɧɨ

ɬɪɟɛɨɜɚɧɢɸ ɱɬɨɛɵ ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟ ɦɟɧɹɥɚɫɶ ɩɪɢ

ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ

qk qk + δ qk ql ql k l

ɉɪɢ ɞɚɧɧɨɦ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɩɨɥɭɱɚɟɬ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ

δL = L δ qk

qk

Ɉɬɫɸɞɚ ɫɥɟɞɭɟɬ ɱɬɨ ɟɫɥɢ Lqk = ɬɨ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ δL =

ɉɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟɦ ɩɪɨ

ɫɬɪɚɧɫɬɜɟɧɧɨɝɨ ɫɞɜɢɝɚ ɢɥɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟɧɧɨɝɨ ɩɨɜɨɪɨɬɚ ɨɛɨɛɳɟɧɧɚɹ ɤɨɨɪɞɢ

ɧɚɬɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɭɝɥɨɜɨɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɨɣ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɜɨɤɪɭɝ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬ

ɜɭɸɳɟɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɍɫɥɨɜɢɹ L = δL = ɜɵɪɚɠɚɸɬ ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɡɚɤɨɧɵ ɫɨ

qk

ɯɪɚɧɟɧɢɹ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɯ ɩɪɨɟɤɰɢɣ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬɧɨɫɬɶ ɧɟɢɡɦɟɧɧɨɫɬɶ ɮɭɧɤɰɢɢ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɦɟɯɚ

ɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɫɜɹɡɚɧɚ ɫ ɫɢɦɦɟɬɪɢɟɣ

ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɫɢɥɨɜɨɝɨ ɩɨɥɹ ɢ ɧɚɥɨɠɟɧɧɵɯ ɧɚ ɫɢɫɬɟɦɭ ɫɜɹɡɟɣ

ɉɪɢɦɟɪȼ ɩɪɢɦɟɪɟ ɱɚɫɬɢɰɚ ɜ ɩɨɥɟ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ Ɂɟɦɥɢ ɮɭɧɤ ɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɞɟɤɚɪɬɨɜɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬx y ɢ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɟ ɩɪɨ ɟɤɰɢɢ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɱɚɫɬɢɰɵ ɫɨɯɪɚɧɹɸɬɫɹ ȿɫɥɢ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶ ɰɢɥɢɧɞɪɢɱɟɫɤɢɟ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɬɨ ɮɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

L =

m

§

 

+ ρ

 

·

m g z

 

¨

ρ

ϕ

+ z ¸

 

 

 

¨

 

 

 

¸

 

 

 

©

 

 

 

¹

 

 

Ɏɭɧɤɰɢɹ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɜ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɭɝɥɨɜɨɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɢ ɨɛɨɛɳɟɧɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫL ϕ = mρ ϕ = const ± ɩɪɨɟɤɰɢɹ ɨɪɛɢɬɚɥɶɧɨɝɨ ɦɨɦɟɧɬɚ

ɧɚ ɨɫɶ z ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ Ⱦɚɧɧɵɟ ɡɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɫɜɹɡɚɧɵ ɫ ɫɢɦɦɟɬɪɢɟɣ ɨɞɧɨ ɪɨɞɧɨɝɨ ɩɨɥɹ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟ ɦɟɧɹɟɬɫɹ ɩɪɢ ɫɞɜɢɝɚɯ ɜɞɨɥɶ ɨɫɟɣx y ɢ ɩɪɢ ɩɨɜɨɪɨɬɟ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢz

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