RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Прикладная математика // Архив

Вестник ТвГУ. Серия: Прикладная математика, 2023, выпуск 1, страницы 49–83 (Mi vtpmk654)

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

О динамических эффектах движения центра масс вращающегося твердого тела в центральном поле

В. Н. Оникийчукab, И. В. Оникийчукc

a Мытищинский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, г. Мытищи
b Московский государственный областной технологический университет им. А.А. Леонова, г. Королев
c АО «Технологическая Компания «Центр», г. Москва

Аннотация: Предлагается модель движения твердого вращающегося тела в центральном гравитационном поле, которая учитывает массово-геометрические характеристики тела и фактор вращения тела относительно собственного центра масс. Осью вращения тела (относительно центра масс) является линия, соединяющая центр масс тела и центр инерциальной системы координат (центр гравитационного поля). Расстояние от центра масс тела до начала инерциальной системы является постоянным в процессе движения. В этом случае математической моделью движения являются динамические уравнения Эйлера для твердого тела с неподвижной точкой (классический «случай Эйлера- Пуансо»), Уравнения Эйлера-Пуансо представлены в проекции на инерциальные оси, на нормальные оси, а также в классическом виде - в проекции на оси, связанные с телом. Установлено, что при «малой» угловой скорости вращения относительно центра масс движение тела с высокой степенью точности совпадает с классической моделью движения точечной массы в центральном поле. В случае «большой» угловой скорости собственного вращения наблюдаются качественно новые динамические эффекты в движении тела. Так, например, изменяется ориентация вектора кинетического момента в инерциальном пространстве с соответствующим разворотом плоскости орбиты. При этом траектория движения выходит из классической плоскости орбиты и способна переходить в «спираль» и даже приобретать форму «орбитальной воронки». Новые нелинейные эффекты существенно усиливаются с ростом величины начальной угловой скорости вращения тела относительно собственного центра масс.

Ключевые слова: центральное поле, гравитационное поле, закон Ньютона, уравнение Эйлера, случай Эйлера-Пуансо, интеграл энергии, вектор кинетического момента, орбитальная плоскость.

УДК: 531.16

PACS: 45.05.+x, 45.20.−d, 45.20.D−, 45.20.dc

Поступила в редакцию: 10.07.2022
Принята в печать: 10.11.2022

DOI: 10.26456/vtpmk654



Реферативные базы данных:


© МИАН, 2024