Циклические координаты, предполагающие движение с постоянной скоростью центра масс системы частиц.

Я читаю раздел о центральной силе в своем учебнике (в классической механике Гольдштейна есть аналогичный аргумент в главе «Проблема центральной силы», первый раздел), где мы имеем следующее:

Лагранжиан для системы двух частиц оказывается равным

л "=" 1 2 М р ˙ 2 + 1 2 мю р ˙ 2 В ( р )
где р — вектор положения центра масс частиц.

В учебнике сказано, что поскольку три компонента р не появляются в лагранжиане, они цикличны.

(Мой первый вопрос: относится ли это к тому факту, что л не является функцией ( Икс , у , г ) ? Что насчет В ( р ) срок. Это вводит зависимость от позиции, не так ли?)

Мы продолжаем: «.. (следовательно) центр масс либо покоится, либо движется с постоянной скоростью, и мы можем опустить первый член лагранжиана в нашем обсуждении. Эффективный лагранжиан теперь определяется выражением

л "=" 1 2 мю р ˙ 2 В ( р )

"(конец цитаты)

Я не совсем понимаю, как мы заключаем, что центр масс либо покоится, либо движется с постоянной скоростью, основываясь на том факте, что л не является функцией ( Икс , у , г ).

Ответы (1)

Три компонента р действительно не появляются в лагранжиане; В ( р ) является функцией только р (т.е. расстояние между частицами). Если В были функцией р это подразумевало бы наличие некоторого внешнего поля, и вы больше не имели бы дело с той же проблемой двух тел.

То, что центр масс либо покоится, либо движется с постоянной скоростью, легко увидеть из уравнений Эйлера-Лагранжа для исходного лагранжиана. Для р Уравнение EL гласит:

р ¨ "=" 0 .
Фактически в отсутствие внешних сил центр масс системы всегда покоится или движется с постоянной скоростью.