una pregunta sobre la ecuación de Lagrange cuando la derivada temporal de las coordenadas generalizadas es constante

Considere un sistema cuyas coordenadas generalizadas son q i y está bajo las restricciones q i ˙ = k i i = 1 , 2 , 3 , . . . dónde k i son constantes. Tengo un problema al escribir la ecuación de Lagrange para este sistema como q i ˙ es una constante Que sería L q i ˙ ?

Este problema es en general bastante difícil y ha sido muy explorado en el contexto de la cuantización del electromagnetismo y otras teorías de calibre que también son singulares. Consulte la página de wikipedia sobre el soporte de Dirac: en.wikipedia.org/wiki/Dirac_bracket

Respuestas (2)

Asumiré que estamos hablando de un sistema clásico (en oposición a un sistema cuántico).

Bueno, Karsus Ren, por supuesto, tiene razón en que q ˙ i = k i implica que la solución q i ( t ) es una función afín del tiempo t .

Supongo que el corazón de la pregunta (v2) no es tanto la solución en sí misma, sino más bien si el Lagrangiano L = L ( q , q ˙ , t ) está dado, y tenemos restricciones q ˙ i = k i , debemos sustituir q ˙ i k i en (1) ninguno, (2) todos, o (3) algunos de los q ˙ apariciones en L = L ( q , q ˙ , t ) antes de diferenciar wrt. q ˙ i ?

La respuesta es que no importa. Normalmente tratamos las restricciones introduciendo multiplicadores de Lagrange λ i y un nuevo lagrangiano

L ~ ( q , q ˙ , λ , t ) = L ( q , q ˙ , t ) + λ i ( q ˙ i k i ) .

Las ecuaciones de Lagrange. wrt. λ i ceder las restricciones q ˙ i = k i . Esta es la ecuación de evolución para q i .

Por otro lado, las ecuaciones de Lagrange. wrt. q i producir

L q i = d d t [ L q ˙ i + λ i ] .

Esta es la ecuación de evolución para λ i . Vemos de la última ecuación que un cambio en la definición de la derivada L q ˙ i conduce a un cambio correspondiente en λ i , pero esto no tiene consecuencias para q i , como se esperaba.

Hm, cierto, este es el final de la historia en la mecánica clásica. Pero si uno quisiera cuantificar este sistema (ya sea por la integral de trayectoria o yendo a la imagen hamiltoniana), entonces tendría que lidiar con la singularidad debido a las restricciones.

Ya tienes la relacion de q en términos de t , que estas resolviendo?

Veo a lo que te refieres, pero esto es demasiado breve para ser una respuesta. Tal vez podría cambiarlo para que sea un comentario o editar su respuesta para elaborar. -1 hasta entonces me temo.
Sugeriría que esto no es bueno como respuesta ...