Lagrangedichte eines schweren symmetrischen Kreisels – Trägheits- oder Nicht-Trägheitsrahmen?

Ich bin etwas verwirrt mit der Analyse eines symmetrischen Oberteils (insbesondere eines schweren Oberteils, aber dies ist für die Frage nicht sehr wichtig).

In Anlehnung an die Mechanik von Landau und Lifshitz präsentieren sie auf Seite 110 die Eulerschen Winkel und stellen dann die Winkelgeschwindigkeit eines starren Körpers in Bezug auf die sogenannten beweglichen Achsen dar:

(35.1) Ω = ( ϕ ˙ Sünde θ Sünde ψ + θ ˙ cos ψ ) X ^ + ( ϕ ˙ Sünde θ cos ψ θ ˙ Sünde ψ ) j ^ + ( ϕ ˙ cos θ + ψ ˙ ) z ^ .

Dann, wenn sie mit der Analyse eines symmetrischen Kreisels fortfahren, zum Beispiel bei Problem 1 auf Seite 112, schreiben sie die Lagrange-Funktion in der Form:

(32,8/35,2) L = 1 2 ICH 1 ( Ω 1 2 + Ω 2 2 ) + 1 2 ICH 3 Ω 3 2 .

Jetzt verstehe ich die Definition der Winkel und die Projektion der Winkelgeschwindigkeit auf das bewegte Koordinatensystem. Die Verwirrung entsteht, wenn sie die Lagrange-Funktion schreiben – wenn die Geschwindigkeit relativ zum sich bewegenden Koordinatensystem geschrieben wird – was ein Nicht-Trägheits-Koordinatensystem ist, warum müssen wir nicht Terme hinzufügen, die Nicht-Trägheitskräfte berücksichtigen, wie auf Seite 126 getan, § 39?

Antworten (1)

Die Euler-Winkel werden in Bezug auf die festen intertialen Rahmenachsen gemessen. L&L benötigen die Winkelgeschwindigkeitskomponenten in Bezug auf die Kreiselachsen, weil der Trägheitstensor in diesem Rahmen diagonal ist. Sie hätten genauso gut die Winkelgeschwindigkeitskomponenten schreiben können ω X , ω j , ω z , entlang der raumfesten Achsen, aber verwendet die (jetzt nicht diagonale und θ , ϕ , ψ abhängigen) Trägheitstensor in diesem Rahmen. Nach viel Algebra wären sie bei der gleichen kinetischen Energie als Funktion gelandet θ ˙ , ϕ ˙ , ψ ˙ . Ihre kinetische Energie ist also immer noch die Energie im Inertialsystem .

Danke. Ich dachte, das wäre wahrscheinlich die Antwort, konnte es aber nicht verstehen. Ich glaube, ich habe es jetzt verstanden.