Behaviour of the pendulum with a singular configuration space

Authors

  • Sergey N. Burian

Abstract

The flat double mathematical pendulum is considered, the loose end of which moves along an ellipse. In the general case, the configuration space of this pendulum is two disjoint curves. It is possible to choose parametres so that these curves intersect transversally. The observed trajectory of motion in this case forms an angle. Moreover, there are special parameters in which the curves have a first-order tangency. In this case, there is a geometric uncertainty - how the pendulum have to move after passing a singular point.It is shown that for the transversal case the inverse dynamic problem is not solvable, and the Lagrange multipliers tend to infinity as they move to a singular point in the configuration space. The observed motion is dynamically determined. The pendulum always moves from one branch of movement to another during the passage of a singular point. A qualitative explanation of this effect is proposed. Refs 11. Figs 3.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Закалюкин И.В. Особенности вырождения неголономных связей и управляемость // Труды МАИ (электр. журнал). 2010. Выпуск №39.

2. Зегжда С.А., Солтаханов Ш.Х., Юшков М.П. Уравнения движения неголономных систем и вариационные принципы механики. Новый класс задач управления. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 272 с.

3. Поляхов Н.Н., Зегжда С.А., Юшков М.П. Теоретическая механика. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. 536 с.; М.: Высшая школа, 2000. 592 c.

4. Журавлeв В.Ф. Понятие связи в аналитической механике // Нелинейная динам. 2012. Т. 8, №4. С. 853-860.

5. Sniatycki J. Orbit of families of vector field on subcartensian space. arXiv:math/0211212 [math.DG].

6. Batubenge T.A., Sasin W. An approach to hamiltonian mechanics on glued symplectic pseudomanifolds // Demonstratio mathematica. 2008. Vol. 41, N4. P. 941-960. DOI: 10.1515/dema-2013-0122

7. Watts J. Diffeologies, Differential Spaces, and Symplectic Geometry. Ph.D thesis. Department of Mathematics University of Toronto. 2012.

8. Виноградов А.М., Кальницкий В. С. Принцип наблюдаемости в примерах и задачах. СПб.: Изд. дом СПбГУ, 2012.

9. Кальницкий В.С. Симметрии плоской алгебры косимволов дифференциальных операторов // Зап. научн. сем. ПОМИ. 2016. Т. 443. С. 95-105.

10. Кальницкий В.С. Алгебра обобщенных полей Якоби // Зап. научн. сем. ПОМИ. 1995. Т. 231. С. 222-224.

11. Кальницкий В.С. Алгебры Якоби плоских многообразий // Зап. научн. сем. ПОМИ. 2003. Т. 299. С. 152-161.

Published

2020-08-20

How to Cite

Burian, S. N. . (2020). Behaviour of the pendulum with a singular configuration space. Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy, 4(4), 541–551. Retrieved from https://math-mech-astr-journal.spbu.ru/article/view/8626

Issue

Section

Mathematics