2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Скорость точки в косоугольных координатах
Сообщение22.11.2010, 19:02 


20/09/10
65
Пытался решить задачу из Уиттекера («Аналитическая динамика», Глава I, упражнение 4).
Запутался, и решить не смог, был бы благодарен за подсказку.

Условия задачи:
Точка, движущаяся на плоскости, отнесена к косоугольным осям координат, образующим с какой-нибудь неподвижной прямой углы $\[\alpha \]$ и $\[\beta \]$, где $\[\alpha \]$ и $\[\beta \]$ суть заданные функции от времени. Найти компоненты скоростей (т.е., как понимаю, компоненты скоростей в этой косоугольной системе координат).

Моя запутанная попытка решения (Уиттекер в явном виде не применяет коэффициентов Ламэ, и я решил попробовать решить задачу не прибегая к ним).

Нарисуем три прямоугольных системы координат:

Изображение
Идея была в том, что бы рассмотреть компоненты скорости в двух ортогональных системах координат ($\[ox`y`\]
$ и $\[ox``y``\]
$), а затем перейти к координатам $\[{y`;y``}\]
$.

Компоненты скорости точки в системе $\[ox`y`\]
$:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot x` - \dot \alpha y` \hfill \\
  \dot y` + \dot \alpha x` \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$
Скорость точки в системе $\[ox``y``\]
$:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot x`` - \dot \beta y`` \hfill \\
  \dot y`` + \dot \beta x`` \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.
Нас интересуют компоненты скорости по осям $\[oy`\]
$ и $\[oy``\]
$:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot y` + \dot \alpha x` \hfill \\
  \dot y`` + \dot \beta x`` \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.

Нужно в этих компонентах скорости перейти к переменным $\[\left\{ {y`;y``} \right\}\]
$.

Формулы перехода от одной системы координат к другой:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  x` = {A_{11}}x`` + {A_{12}}y`` \hfill \\
  y` = {A_{21}}x`` + {A_{22}}y`` \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.
Матрица:
$\[\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
   {{A_{11}}} & {{A_{12}}}  \\
   {{A_{21}}} & {{A_{22}}}  \\

 \end{array} } \right) = \left( {\begin{array}{*{20}{c}}
   {\cos (\alpha  - \beta )} & { - \sin (\alpha  - \beta )}  \\
   {\sin (\alpha  - \beta )} & {\cos (\alpha  - \beta )}  \\

 \end{array} } \right)\]
$.
Из формул перехода получаем:
$\[x`` = \frac{{y` - {A_{22}}y``}}
{{{A_{21}}}}\]
$
$\[x` = {A_{11}}\left( {\frac{{y` - {A_{22}}y``}}
{{{A_{21}}}}} \right) + {A_{12}}y``\]
$
$\[x`` = \frac{{y` - \cos (\alpha  - \beta )y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}}\]
$
$\[x` = \cos (\alpha  - \beta )\left( {\frac{{y` - \cos (\alpha  - \beta )y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}}} \right) - \sin (\alpha  - \beta )y``\]
$.
Подставляем:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot y` + \dot \alpha \left( {\cos (\alpha  - \beta )\left( {\frac{{y` - \cos (\alpha  - \beta )y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}}} \right) - \sin (\alpha  - \beta )y``} \right) \hfill \\
  \dot y`` + \dot \beta \left( {\frac{{y` - \cos (\alpha  - \beta )y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}}} \right) \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.
Преобразуем:
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot y` + \dot \alpha y`ctg(\alpha  - \beta ) - \frac{{\dot \alpha y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}} \hfill \\
  \dot y`` - \dot \beta y``ctg(\alpha  - \beta ) + \frac{{\dot \beta y`}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}} \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.
Ответ в книжке же имеет вид (с точностью до обозначений и с учётом нечётности синуса):
$\[\left\{ \begin{gathered}
  \dot y` + \dot \alpha y`ctg(\alpha  - \beta ) + \frac{{\dot \beta y``}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}} \hfill \\
  \dot y`` - \dot \beta y``ctg(\alpha  - \beta ) - \frac{{\dot \alpha y`}}
{{\sin (\alpha  - \beta )}} \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]
$.
(кстати, в русском издании в ответе есть опечатка, которую я поправил по оригиналу).

Разница в знаке, возможно, связана с тем, что я что-то перепутал в коэффициентах.
Но вот почему там в последних слагаемых производные от других углов?
В общем, у меня такое чувство, что где-то основательно перепутал, и возможно, вообще пошёл по неверному пути :oops: .
Если не трудно, дайте подсказку, или укажите ошибку.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group