О классе двухмерных геодезических кривых в поле силы тяжести
Получена система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая семейство геодезических линий в двухмерном случае, характеризуемых полярными координатами, при учете действия как силы тяжести, так и дис-сипативных сил. Найдено численное решение этой системы уравнений в условиях, когда действует одна только сила тяжести. Показано существенное отличие найденного семейства линий, описывающих кратчайшие расстояния в неевклидовом пространстве, от случая свободного движения тел в поле силы тяжести, когда траектория движения представляет собой обычную параболу в евклидовом.
On the class of two-dimensional geodesic curves in the field of the gravity force.pdf При решении большого класса физических задач из областей механики, гидродинамики, теории упругости, общей теории относительности и др., всегда выбираются такие ковариантные преобразования координат, которые позволяют самым рациональным способом находить решение поставленных проблем. В этой связи, имеющей прямое отношение непосредственно к нашей задаче, надо отметить, что при изучении динамики любого криволинейного движения в декартовой системе координат всегда удобно перейти к подвижному базису на самой траектории движения (см. работы [1-3]). Этот подход позволяет решать определенный класс динамических задач весьма рациональным методом, позволяющим учитывать любые силы сопротивления (см. рис. 1, изображенный в декартовых координатах х - y , где показана криволинейная траектория движения, представляющая собой в общем случае некоторую изогнутую линию, форма которой находится в рамках уже конкретно поставленной задачи). Надо сказать, что при написании динамических уравнений движения тела в полярных координатах r (ф) в рамках задачи, проиллюстрированной на рис. 1, ее решение качественно ничем не будет отличаться от решений, приведенных в упомянутых выше работах. Этот факт заставил нас предположить, что в случае перехода от динамических уравнений движения, записанных для плоского декартова пространства, в котором свертка тензора кривизны Римана R равна нулю, в кривое пространство, в котором R Ф 0, динамические уравнения движения качественно довольно сильно изменятся (см. ниже). Именно поэтому, на наш взгляд, большой интерес будет представлять собой вывод динамических уравнений, F y
Ключевые слова
геодезическая,
тензор Римана,
динамические уравнения,
geodesic,
Riemann tensor,
dynamical equationsАвторы
Гладков Сергей Октябринович | Московский авиационный институт | доктор физико-математических наук, профессор, профессор | sglad51@mail.ru |
Богданова Софья Борисовна | Московский авиационный институт | кандидат физико-математических наук, доцент кафедры 311 | sonjaf@list.ru |
Всего: 2
Ссылки
Гладков С.О., Богданова С.Б. Геометрический фазовый переход в задаче о брахистохроне // УЗ ФФ МГУ. 2016. № 1. 161101-1-5.
Гладков С. О. О траектории движения тела, входящего в жидкость под произвольным углом // УЗ ФФ МГУ. 2016. № 4. 164101-1-5.
Гладков С.О., Богданова С.Б. Обобщенные динамические уравнения плоского криволинейного движения материального тела по желобу с учетом сил трения (их численный анализ в некоторых частных случаях) // УЗ ФФ МГУ. 2017. № 1. 171101-1-5.
Мак Коннел Дж. Введение в тензорный анализ с приложениями к геометрии, механике и физике. М.: Физматлит, 1963. 411 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Физматлит, 2003. 536 с.