Об устойчивости частных движений тяжелого твердого тела, обусловленных быстрыми вертикальными вибрациями одной из его точек
О. В. ХолостоваРассматривается движение тяжелого твердого тела, одна из точек которого совершает заданные высокочастотные гармонические колебания вдоль вертикали. В рамках прибли-женной автономной системы дифференциальных уравнений движения найдены два новых типа перманентных вращений тела вокруг вертикали, обусловленных наличием быстрых вибраций и не существующих в случае тела с неподвижной точкой. Исследован вопрос об устойчивости этих движений.Ключевые слова: твердое тело, быстрые вибрации, перманентные вращения, устойчи-вость, резонанс
ВведениеНачало изучению влияния высокочастотных вибраций на движение твердого тела и си-стемы твердых тел положила работа [1], где были получены условия устойчивости перевер-нутого маятника с вибрирующим подвесом. Последующие исследования по данной тематике составляют обширную библиографию. Еще до недавнего времени такие исследования каса-лись, в основном, маятниковых систем при различных вариантах вибрации точек подвеса. Рассматривались математический [2][3][4][5][6][7], физический [8], сферический [9] маятники, двойные маятники [7,10,11]. Изучалась динамика волчка Лагранжа с вибрирующим подвесом [12]. Большое число ссылок можно найти в работах [7,13]. В недавних работах [14,15] получены приближенные автономные дифференциальные уравнения типа уравнений Эйлера -Пуассона, описывающие движение твердого тела с про-извольной геометрией масс в предположении, что одна из точек тела (точка подвеса) совер-шает произвольные периодические или условно периодические вибрации высокой частоты и малой амплитуды. В рамках этой приближенной системы был исследован ряд частных движений твердого тела. Для случая вертикальных вибраций точки подвеса решена задача о существовании и устойчивости относительных равновесий тела с произвольной геометри-ей масс, для которых прямая, содержащая центр масс и точку подвеса, вертикальна или наклонена к вертикали [15,16]. Исследовано влияние быстрых периодических и условно-периодических вибраций точки подвеса на существование и устойчивость известных част-ных движений волчка Лагранжа -стационарных вращений вокруг вертикали и регулярных прецессий [17].Еще один класс частных движений тела с неподвижной точкой составляют перманент-ные вращения вокруг вертикали, впервые описанные в работах [18,19]. Наибольшее чис-ло работ посвящено изучению устойчивости перманентных вращений вокруг главной оси, содержащей центр масс тела. Различные аспекты линейного и нелинейного анализа устой-чивости этих движений рассмотрены в работах [20][21][22][23][24][25][26][27]. Полное решение задачи во всем диапазоне параметров осуществлено в монографии [27], здесь же приводится подробная библиография.Другой аспект исследуемой проблемы -вопросы существования и устойчивости но-вых типов стационарных режимов, возникающих вследствие вибраций и отсутствующих у тела с неподвижной точкой. В данной работе, в рамках приближенной системы, рассмат-риваются два новых типа стацио...