Hamiltonoperator für ein Pendel mit variabler Länge

Diese Frage ist dem Buch "Classical Dynamics of Particles and Systems" - Marion, Aufgabe 7.24 entnommen. Das Problem betrifft ein Pendel, das in Bewegung gesetzt wird, dessen Länge mit einer konstanten Rate variiert

D l D T = a .
Der Leser wird gebeten, den Lagrange- und den Hamilton-Operator zu berechnen und die Energieerhaltung zu diskutieren. Wenn wir den Lagrange-Operator berechnen, erhalten wir:
L = T U = 1 2 M ( l ˙ 2 + l 2 θ ˙ 2 ) + M G l cos θ = 1 2 M ( a 2 + l 2 θ ˙ 2 ) + M G l cos θ .
Nun können wir die verallgemeinerten Impulse sowohl für finden θ Und l :
P θ = L θ ˙ = M l 2 θ ˙
P l = L l ˙ = M l ˙ = M a .
Nachdem wir nun die verallgemeinerten Impulse haben, können wir den Hamilton-Operator wie folgt schreiben:
H = ich P ich Q ich ˙ L = P θ 2 2 M l 2 + P l 2 2 M M G l cos θ .
Aber laut dem Buch ist der Hamiltonian tatsächlich gleich:
H = ich P ich Q ich ˙ L = P θ 2 2 M l 2 P l 2 2 M M G l cos θ .
Dieses Ergebnis ignoriert im Grunde den Begriff P l l ˙ . Warum?

Ich glaube nicht, dass l eine verallgemeinerte Koordinate ist, also ist pl nicht korrekt
Warum sollte es nicht sein? In Anbetracht dessen, dass wir l kennen müssen, um die Position der Pendelmasse anzugeben.

Antworten (1)

Hinweise:

  1. Das ursprüngliche Lagrange-System hat 2 Variablen ( , θ ) und 1 Einschränkung = 0 a T .

  2. Durch Einfügen der Einschränkung können wir dies als reduziertes Lagrange-System mit 1 Variable umschreiben θ und 0 Einschränkungen.

  3. Das entsprechende reduzierte Hamiltonsche System hat dann Variablen ( θ , P θ ) mit Hamiltonian H = P θ θ ˙ L .