О вынужденных колебаниях двойного математического маятника

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для консервативных механических систем известен метод нормальных координат, в котором используется теорема о приведении двух квадратичных форм к сумме квадратов. В этом случае система дифференциальных уравнений расщепляется на систему независимых осцилляторов. Линейная диссипативная механическая система с конечным числом степеней свободы определяется тремя квадратичными формами: кинетической и потенциальной энергией системы, а также диссипативной функцией Рэлея. Исследуется линейная задача о вынужденных колебаниях двойного маятника, когда коэффициенты трения пропорциональны массам. Тогда все три квадратичные формы одним преобразованием приводятся к сумме квадратов. В нормальных координатах система расщепляется на две независимые системы второго порядка. Построено аналитическое решение в самом общем виде при произвольных длинах стержней и точечных масс. Дан полный анализ колебаний в нерезонансном случае и в случае резонансов. Получены также формулы для погрешности аналитических формул, если пропорциональность коэффициентов трения и масс нарушается.

Об авторах

А. Г. Петров

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: petrovipmech@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Уиттекер Э.Т. Аналитическая динамика. М.: 2004. 500 с.
  2. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. М. : Физматлит, 2008. 304 с.
  3. Четаев Н.Г. Устойчивость движения. Работы по аналитической механике. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 535 с.
  4. Гантмахер Ф.Р. Лекции по аналитической механике. М.: Физматлит, 2001. 262 с.
  5. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М: Наука, 1967. 552 с.
  6. Беллман Р.Э. Введение в теорию матриц. М: Наука, 1976. 352 с.
  7. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М: Мир, 1989. 655 с.
  8. Mitra S.K. Simultaneous diagonalization of rectangular matrices // Linear Algebra Appl. 1982. V. 47. P. 139–150. https://doi.org/10.1016/0024-3795(82)90231-2
  9. Новиков М.А. Одновременная диагонализация трех вещественных симметричных матриц // Известия вузов. Математика. 2014. № 12. C. 70–82.
  10. Петров А.Г. О существовании нормальных координат для вынужденных колебаний линейных диссипативных систем // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 5. С. 93–102. https://doi.org/10.31857/S0572329922050129

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема двойного маятника (а), амплитудный коэффициент угловой переменной 1 (b), коэффициент, пропорциональный амплитуде угловой переменной 2 (c)

Скачать (57KB)
3. Рис. 2. Зависимости от параметра  максимального амплитудного коэффициента k1 (а), отношения k2/k1 (b); границы областей переменных ,  при r = 0.02; 0.023; 0.026; 003 для которых относительная погрешность решения менее 1% (c)

Скачать (98KB)

© Российская академия наук, 2024