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Ecuaciones de Lagrange (CMR)

De Laplace

Contenido

1 Introducción

Al introducir las coordenadas generalizadas llegamos a que el principio de D'Alembert puede escribirse en la forma

\sum_k(P_k-Q_k)\,\delta q_k = 0

En el caso particular importante de que todos los vínculos sean holónomos y podamos definir 3N-r coordenadas generalizadas intependientes, cada uno de los coeficientes debe anularse por separado y obtenemos el sistema de ecuaciones

(q_k\ \mbox{independientes})\qquad\qquad P_k=Q_k

Aquí las cantidades Qk son las fuerzas generalizadas

Q_k = \sum_i F_i\frac{\partial x_i}{\partial q_k}

a las que se le puede dar una interpretación relativamente simple: son las componentes (en un sentido amplio) de las fuerzas que pueden producir un cambio en la coordenada qk. Si esta coordenada es cartesiana, Qk representa una fuerza usual; si es un ángulo, representa el momento de una fuerza (que es el que produce un giro) y así sucesivamente.

Los términos Pk no tienen una interpretación inmediata. Se definen como

P_k = \sum_i m_i\ddot{x}_i\frac{\partial x_i}{\partial q_k}

y podemos decir que Pk representa una fuerza de inercia generalizada, pero esta interpretación no aporta mucho, ya que esa fuerza de inercia requiere hallar la aceleración de las partículas, lo que es precisamente uno de los objetivos de la dinámica, por lo que no se pueden tratar como fuerzas aplicada.

En lo que sigue deduciremos expresiones alternativas para Pk que proporcionan un método sistemático para la determinación de estas fuerzas de inercia generalizadas que no requiera conocer la solución del problema que queremos resolver.


2 Ecuaciones de Euler-Lagrange

3 Fuerzas conservativas

4 Coordenadas separables

5 Fuerzas de reacción vincular

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