Затухающий гармонический осциллятор НЕ является диссипативной системой?

Я знаю, это звучит довольно безумно, но так написано в моей книге. Аргумент следующий:

Учитывая затухающий гармонический осциллятор

(1) д ¨ + б м д ˙ + к м д "=" 0

эту систему можно записать в гамильтоновой форме следующим образом:

ЧАС "=" п 2 2 м е б т / м + к д 2 2 е б т / м
и, используя уравнения движения Гамильтона, можно проверить, что этот гамильтониан действительно дает нам уравнение ( 1 )

Аргумент, почему это не является диссипативным, основан на теореме Лувилля : система не является диссипативной (так они утверждают), потому что ее можно описать каноническим формализмом. То есть решения этой системы

д ( т ) "=" е б т / 2 м ( А потому что ( ю т ) + Б грех ( ю т ) ) , ю "=" к / м б ˇ / 4 м
и
п ( т ) "=" м е б т / 2 м ( ( Б ю б 2 м А ) потому что ( ю т ) ( А ю + б 2 м Б ) грех ( ю т ) )

что означало бы, что как д становится меньше, п становится больше, и, следовательно, площадь в фазовом пространстве сохраняется (как на картинке)Фазовое пространство для этой задачи (или, по крайней мере, должно быть)

Так как площадь пропорциональна Е / ю и ю постоянная Е !

Это явно неверно, и должно быть какое-то скрытое предположение, которое мы не принимаем во внимание (и оно, вероятно, связано с тем, что п со временем экспоненциально увеличивается..) Что это за предположение, что оно пытается мне сказать, определенно не то, что Энергия постоянна в демпфированном осцилляторе, верно?

Хм, это почти как если бы рассеянная энергия "прячется" в п - может быть, это модель, где п действует как среда, поглощающая рассеянную энергию. В конце концов, затухающий гармонический осциллятор в ящике можно смоделировать как осциллятор, приводящий в действие тепловой резервуар, который не создает никакой упорядоченной реактивной силы.
Я думаю, что это возможно в предположении, что для начала существует гамильтониан для уравнения движения. Обычно мы использовали бы незатухающий гамильтониан осциллятора, чтобы получить уравнения движения, и ввели демпфирование вручную. Иными словами, для системы с физическим затухающим осциллятором вы бы сказали, что энергия системы задается обычным гармоническим гамильтонианом, а не тем, который вы написали в вопросе.
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/147341/2451 .
Хм, не могли бы вы дать ссылку на это? Мне было интересно прочитать, что именно написано в вашем учебнике.

Ответы (1)

Гамильтониан, который вы написали, описывает полную динамическую систему, в которой энергия сохраняется, и он не подходит для систем диссипации, он может быть динамическим расширением первого закона термодинамики. Аргумент вашей книги верен, что «ее можно описать каноническим формализмом». Однако диссипативная система может быть описана неканоническими скобками Пуассона.

У профессора П. Дж. Моррисона есть замечательная статья, в которой он рассмотрел и развил скобочные формулировки неполных и полных динамических систем.

http://w3fusion.ph.utexas.edu/ifs/ifsreports/IFSR%201337.pdf

Я также настоятельно рекомендую вам прочитать эту статью:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-8949/1982/T2B/032