Derivación de la Tercera Relación de Hamilton. ¿Dónde está el error?

Como una especie de continuación de mi pregunta anterior, me gustaría señalar dos derivaciones de la tercera relación de Hamilton que conducen a dos resultados diferentes. Claramente hay un error dentro del proceso, pero no puedo averiguar dónde se encuentra.

El primer intento es el mismo que usan mis otros compañeros de clase, y establece que si el hamiltoniano es la transformada de Legendre del lagrangiano, al tomar el diferencial total de ambos lados podemos hacer coincidir cada derivada parcial que multiplica un diferencial total común. El emparejamiento entre cada término da las Tres Relaciones de Hamilton de un plumazo.

Escribiendo la Transformada de Legendre de H = H ( q , pag , t ) , en este caso debe escribirse como H = H ( q 1 , , q norte , pag 1 , , pag norte , t ) pero norte = 1 El grado de libertad se asume sin pérdida de generalidad. El hamiltoniano del sistema es entonces:

H = pag q ˙ L
tomando el diferencial exacto de ambos lados se obtiene:
d H = q ˙ d pag + pag d q ˙ d L
pero aquí L = L ( q , q ˙ , t ) por lo que el diferencial total lagrangiano es igual a:
d L = ( L q ) q ˙ , t d q + ( L q ˙ ) q , t d q ˙ + ( L t ) q , q ˙ d t
ya que por definición el momento canónico pag Se define como ( q ˙ L ) q , t , no habría sido posible escribir la primera ecuación sin esta definición. Usando la Ecuación de Euler en la primera derivada parcial, obtenemos:
d L = d d t ( L q ˙ ) q , t d q + pag d q ˙ + ( L t ) q , q ˙ d t = pag ˙ d q + pag d q ˙ + ( L t ) q , q ˙ d t
reemplazando la última ecuación en la segunda ecuación obtenemos:
d H = q ˙ d pag + pag d q ˙ pag ˙ d q pag d q ˙ ( L t ) q , q ˙ d t = q ˙ d pag pag ˙ d q ( L t ) q , q ˙ d t
Hasta aquí, todo bien, ahora solo necesitamos escribir el diferencial exacto explícito del hamiltoniano y verificar los diferenciales entre las expresiones:
d H = ( H q ) pag , t d q + ( H pag ) q , t d t + ( H t ) q , pag d t = pag ˙ d q q ˙ d pag ( L t ) q , q ˙ d t
entonces se pueden obtener tres relaciones de Hamilton:
( H q ) pag , t = pag ˙ ; ( H pag ) q , t = q ˙ ; ( H t ) pag , q = ( L t ) q , q ˙
La segunda derivación es más rápida, porque en lugar de tomar el diferencial total de ambos lados de la Transformada de Legendre, tomamos el tiempo total derivado:
d H d t = d ( pag q ˙ ) d t d L d t
luego, expandiendo la derivada temporal total del Lagrangiano, y aplicando las mismas definiciones que antes:
d L d t = ( L t ) q , q ˙ + ( L q ) q ˙ , t d q d t + ( L q ˙ ) q , t d q ˙ d t = ( L t ) q , q ˙ + pag ˙ q ˙ + pag q ¨
pero pag ˙ q ˙ + pag q ¨ = d ( pag q ˙ ) / d t , por lo que sustituyendo la última ecuación por la diferencial de tiempo total, obtenemos:
d H d t = d ( pag q ˙ ) d t ( L t ) q , q ˙ pag ˙ q ˙ pag q ¨ = d ( pag q ˙ ) d t ( L t ) q , q ˙ d ( pag q ˙ ) d t
por lo que la última, tercera relación de Hamilton es:
d H d t = ( L t ) q , q ˙ es diferente de ( H t ) pag , q = ( L t ) q , q ˙
La pregunta final es: ¿ por qué estos métodos dan resultados diferentes? Si uno de ellos es incorrecto, ¿dónde está el error? Esto es de un curso de segundo año en Ingeniería Física, pero se agradecería señalar la trampa en mi razonamiento.

Estas relaciones se derivan de libros de texto y recursos en línea. ¿Por qué nos pide que revisemos su trabajo en lugar de usar los recursos disponibles? ¿O preguntándole a sus compañeros de clase?
@sammygerbil Porque, según las reglas de SE, mostré un problema relacionado con el contexto presentado en las etiquetas al mostrar mi trabajo realizado para aclarar mi confusión. Busqué esta fuente , Phillips , esta fuente también y esta última fuente , pero la mayor parte de los libros de texto no incluyen la tercera relación, porque depende de las dos primeras.
@sammygerbil Al final, solo quería ver si alguien me ayudaría a comprender qué está mal con mi derivación. Así que no creo que mi pregunta valga un voto negativo por eso.
@sammygerbil Por favor, no abuse del sistema de votación para rechazar preguntas legítimas.
@Pulsar: Esto no es abuso. Preguntas que simplemente preguntan "Revisa mi trabajo" o "¿Qué estoy haciendo mal?" y no son de beneficio para otros usuarios están fuera de tema de acuerdo con la política de tareas. Los usuarios tienen derecho y se les anima a usar la votación para mantener los estándares y las políticas del sitio. meta.física.stackexchange.com/q/714
@sammygerbil Dios mío...

Respuestas (1)

No hay error. El hamiltoniano satisface la relación

d H d t = H t .
Esto se sigue inmediatamente de las ecuaciones de Hamilton:
d H d t = H ˙ = H q q ˙ + H pag pag ˙ + H t = H q H pag H pag H q + H t = H t .

Caray. Ahora entiendo por qué depende de las dos primeras ecuaciones. Bueno, muchas gracias por la explicación! Era mucho más simple de lo que pensaba.