No.2ベストアンサー
- 回答日時:
たとえばポテンシアルUをもつ力のもとでの質量mの質点の平面運動を
考えると
xy直交座標系でラグランジュアンLは
L=(1/2)m(x’²+y’²)-U(x、y) になる。 ’は時間微分
そしてこの時運動方程式は
(d/dt)ðL/ðx’-ðL/ðx=0
(d/dt)ðL/ðy’-ðL/ðy=0 になる、
これは運動方程式の直交座標表示です。
極座標にしたいときは
x=rcosθ、y=rsinθ を時間微分してx’、y’をr’、θ’、r、θであらわして
上のLの式のx’、y’に代入し、x=rcosθ、y=rsinθをU(x、y)に代入すれば
上のLはr、θ、r’、θ’の関数になりこの時運動方程式は
(d/dt)ðL/ðr’-ðL/ðr=0
(d/dt)ðL/ðθ’-ðL/ðθ=0 となってこれは運動方程式の極座標表示になるよ
といっているわけです。
このようにラグランジュ方程式は座標系の選び方によらず運動方程式が
共通の形で表現できるところが便利です。
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