第1章 能量坐标系
§1-1 概述
本书将阐述如何用能量法研究强非线性系统的周期解问题。众所周知,当物体运动时,在每一时刻都具有一定的能量,对力学系统而言,这一能量即是其动能与势能之和,而且在物体运动的整个时间历程中,是随时变化的。能量法的基本思想是,如果物体的运动是周期运动,则在每一个周期的时间长度中对物体的能量进行平均,所得的平均能量应为一不变的常数。此外,如果上述周期运动为渐近稳定,则位于该周期运动邻域内的其他一切运动,在与上述周期同样的时间长度中所求得的平均能量,最终将趋于该周期运动的平均能量,并且以此平均能量为其极限。
应用能量法来研究物体的周期运动,首先需要了解物体运动时其能量的变化情况。为了得到这种能量变化的表达式,一般的直角坐标系或曲线坐标系(极坐标系,球面坐标系等)显然是难以胜任的。因此,需要构造新的坐标系,这就是以物体运动时的能量为基础而构造的能量坐标系。当然,这一坐标系应具有如下最基本的性质,即坐标应与物体的运动状态呈一一对应关系。
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