Принцип виртуальных перемещений для удерживающих связей. Уравнения
равновесия в независимых лагранжевых координатах. Случай потенциальных
сил.
Принцип
Даламбера-Лагранжа для систем с идеальными
связями. Общие теоремы динамики как следствия
этого принципа. Примеры.
Обобщенные (лагранжевы)
координаты системы. Обобщенные силы. Уравнения
Лагранжа второго рода для голономных систем, как
следствие принципа Даламбера-Лагранжа.
Разрешимость уравнений Лагранжа относительно
вторых производных по времени от обобщенных
координат. Уравнения Лагранжа в случае
потенциальных сил, функция Лагранжа. Уравнения
Лагранжа с множителями для неголономных систем.
Примеры.
Циклические координаты и
соответствующие им первые интегралы (интегралы
импульса и кинетического момента, как пример
циклических интегралов). Интеграл энергии и
обобщенный интеграл энергии (интеграл Якоби).
Метод Рауса игнорирования циклических
координат. Уравнения Рауса. Примеры.
Однопараметрические группы симметрий и теорема
Нетер. Примеры.
Принцип Гамильтона. Принцип
Якоби. Траектории склерономной консервативной
механической системы как геодезические.
Гироскопические и
диссипативные силы. Обобщенный потенциал.
Структура обобщенно-потенциальных сил.
Диссипативная функция Релея. Примеры. Положения
равновесия и стационарные движения голономных
систем. Примеры. Понятие устойчивости по
Ляпунову движения механической системы. Теорема
Ляпунова об устойчивости движения (для
автономных систем). Теорема Лагранжа об
устойчивости положения равновесия и теорема
Рауса об устойчивости стационарного движения.
Примеры.
Линеаризация уравнений
Лагранжа в малой окрестности положения
равновесия. Уравнения для собственных частот и
собственных векторов (собственных форм). Вид
общего решения линеаризованной системы.
Нормальные (главные) координаты системы. Примеры.
Плоская ограниченная
круговая задача трех тел. Точки либрации и их
устойчивость. Области Хилла.
Движение тяжелого твердого
тела с неподвижной точкой. Случай
Лагранжа-Пуассона. Качественное исследование
движения. Спящий волчок. Псевдорегулярная
прецессия. Элементарная теория гироскопа.
Движение твердого тела в
центральном ньютоновском гравитационном поле.
Главный вектор сил тяготения. Гравитационный
момент. Уравнения движения тела относительно
центра масс. Положения относительного
равновесия тела на круговой орбите и их
устойчивость.
Элементы теории удара.
Преобразование Лежандра и
его свойства. Функция Гамильтона. Нахождение
функции Гамильтона натуральной системы. Система
уравнений Гамильтона. Первые интегралы
гамильтоновых систем. Понижение порядка
гамильтоновой системы с помощью циклических
интегралов. Примеры.
Канонические преобразования.
Групповые свойств канонических преобразований.
Производящая функция и ее различные формы.
Сохранении канонической формы уравнений при
канонических преобразованиях. Критерии
каноничности замены переменных. Сохранение и
преобразование функции Гамильтона при каноническом
преобразовании. Примеры.
Уравнение Гамильтона-Якоби.
Теорема Якоби об интегрировании канонических
уравнений. Отделение переменных (метод
Имшенецкого). Простейшие случаи разделения
переменных в уравнении Гамильтона-Якоби. Системы
Лиувилля. Примеры. Динамические системы с
гладкой инвариантной мерой. Теорема Лиувилля о
сохранении фазового объема. Теорема о последнем
множителе Якоби.
Теорема Пуанкаре о
возвращении. Интегральный инвариант
Пуанкаре-Картана.
Скобка Пуассона двух функций
и ее свойства. Теорема Якоби-Пуассона о первых
интегралах. Интегралы в инволюции. Примеры таких
интегралов. Теорема Лиувилля о полной
интегрируемости. Переменные действие-угол.
V. А н а л и т и ч е с к а я
м е х а н и к а.
С п е ц и а л ь н ы е
в о п р о с ы.
Уравнения Лагранжа в
относительном движении.
Экстремальные свойства
частот и их геометрическая интерпретация.
Зависимость частот от жесткостных и инерционных
параметров задачи. Изменение частот при
наложении дополнительных связей.
Влияние диссипативных и
гироскопических сил на устойчивость равновесия.
Линеаризация уравнений
движения в окрестности стационарного движения.
Оценка разности решений
исходных уравнений Лагранжа и уравнений малых
колебаний.
Калибровка лагранжиана.
Определение реакций
связей с помощью уравнений Лагранжа второго
рода.
Аналитические условия
интегрируемости системы дифференциальных
связей.
Геометрические условия
неинтегрируемости системы дифференциальных
связей.
Явный вид уравнений
Лагранжа для натуральных систем. Коэффициенты
связности в римановой метрике на многообразии
положений.
Движение тяжелого
твердого тела с неподвижной точкой. Случай
Ковалевской. Первые интегралы.
Операторное
представление уравнений Гамильтона.
Гамильтоновы векторные поля и условия их
коммутируемости.
Уравнения Уиттекера.
Обобщенный интеграл энергии как циклический
интеграл.
Симплектические
многообразия. Инвариантная форма уравнений
Гамильтона. Связь симплектической структуры и
скобки Пуассона. Критерий каноничности
преобразования в терминах симплектической
структуры.
Применение канонических
преобразований в теории возмущений. Малые
знаменатели.
Отображение последования
Пуанкаре и его каноничность. Периодические
решения. Матрица монодромии. Мультипликаторы.
Орбитальная устойчивость.
Теорема о фазовых торах.
Теорема о существовании переменных
действие-угол.
Уравнения Якоби.
Производящая функция
линейной замены при блочном представлении
матрицы.
Метод Лагранжа вариации
произвольных постоянных. Уравнения в вариациях.
Принцип Гаусса.
Квазикоординаты. Операция дифференцирования по
квазикоординатам. Уравнения Аппеля.
Системы Чаплыгина.
Множитель Чаплыгина. VI. Р е к о м е н д у е м ы е
п р и м е р ы
Двойной математический
маятник.
Сила Лоренца, лагранжиан
движения в магнитном поле; описание движения в
постоянном поле. Закручивание траекторий при
добавлении магнитного поля.
Задача о движении
электрона по сфере в поле магнитного заряда и
постоянном электрическом поле как приведенная
система для волчка Лагранжа.
Интегрирование
гармонического осциллятора методом
Гамильтона-Якоби.
Интегрирование задачи
Кеплера методом Гамильтона-Якоби.
Устойчивость
стационарных движений. Бифуркации положений
относительного равновесия (на примерах).
Задача о центре удара.
Задача о соударениях биллиардных шаров.
Задача о брахистохроне.
Фазовые торы в конкретных
задачах.
Маятник с вибрирующей
точкой подвеса.
Сани Чаплыгина (конек).
Описание движения в простейших случаях.