Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Бурьян С. Н. Движение материальной точки вблизи двух касающихся параболоидов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2025. Т. 25, вып. 4. С. 498-512. DOI: 10.18500/1816-9791-2025-25-4-498-512, EDN: JUEHET

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.11.2025
Полный текст:
(downloads: 36)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
514.85,531.36
EDN: 
JUEHET

Движение материальной точки вблизи двух касающихся параболоидов

Авторы: 
Бурьян Сергей Николаевич, Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем
Аннотация: 

Рассматривается движение материальной точки вблизи особенности типа двух касающихся поверхностей. Поверхности расположены симметрично относительно общей касательной плоскости и имеют общую ось вращения. Сначала рассматривается модель движения для голономной механики. Показано, что через особую точку могут проходить только траектории в фиксированной плоскости, содержащей ось вращения поверхностей. В точке касания возникает динамическая неопределенность, так как у траектории существует несколько ветвей движения. Для исследования движения материальной точки вблизи особенности типа двух касающихся параболоидов рассматривается модель реализации сил реакции голономных связей через упругий потенциал с большим параметром жесткости, или жесткий потенциал. Потенциал должен обращаться в ноль на многообразии с особенностями и быть строго положительным вне его. Для модели с жестким потенциалом также получается, что через особую точку могут проходить только траектории в фиксированной плоскости, содержащей ось вращения параболоидов. Сделано численное моделирование динамики. Получено, что траектории системы с жестким потенциалом могут качественно отличаться от траекторий соответствующей голономной системы. Голономная система мгновенно проходит геометрическую особенность, двигаясь с ненулевой скоростью. Система с жестким потенциалом может двигаться в сингулярной области конечное время, в результате чего возникают быстрые смены направления вектора скорости. В реальных механических системах данный тип движения может приводить к поломкам или  к неустойчивости траекторий.

Список источников: 
  1. Yang L., Xue S., Yao W. A regularization method for solving the redundant problems in multibody dynamic system // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1634. Art. 012100. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1634/1/012100
  2. Mukharlyamov R. G., Deressa C. T. Dynamic equations of controlled Mechanical system with redundant holonomic constraints // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 11. С. 236–242. EDN: https://elibrary.ru/SHKDYR
  3. Закалюкин И. В. Особенности вырождения неголономных связей и управляемость // Труды МАИ. 2010. № 39. С. 1–18. EDN: https://elibrary.ru/MTIBHR
  4. Самсонов В. А., Михалев А. А. Перестройка пространства положений механической системы // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. № 4. C. 13–16. EDN: https://elibrary.ru/HRVSYR
  5. Zlatanov D., Fenton R. G., Benhabib B. A unifying framework for classification and interpretation of mechanism singularities // Journal of Mechanical Design. 1995. Vol. 117, iss. 4. P. 566–572. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2826720
  6. Kowalski K., Rembieliński J. On the dynamics of a particle on a cone // Annals of Physics. 2013. Vol. 329. P. 146–157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aop.2012.10.003, EDN: https://elibrary.ru/RRDOKD
  7. Бурьян С. Н. «Парадоксальный» механизм П. Л. Чебыш¨ева // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 536–551. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2024-24-4-536-551, EDN: https://elibrary.ru/NZJSQK
  8. Арнольд В. И., Козлов В. В., Нейштадт А. И. Математические аспекты классической и небесной механики. Москва : ВИНИТИ, 1985. 304 с.
  9. Rubin H., Ungar P. Motion under a strong constraining force // Communications on Pure and Applied Mathematics. 1957. Vol. 10. P. 65–87. DOI: https://doi.org/10.1002/CPA.3160100103
  10. Козлов В. В., Нейштадт А. И. О реализации голономных связей // Прикладная математика и механика. 1990. Т. 54, № 5. С. 858–861.
  11. Takens F. Motion under influence of a strong constraining force // Global theory of dynamical systems / eds. Z. Nitecki, C. Robinson. Berlin ; Heidelberg : Springer, 1980. P. 425–445. (Lecture Notes in Mathematics, vol. 819). DOI: https://doi.org/10.1007/BFb0087006
  12. Поляхов Н. Н., Зегжда С. А., Юшков М. П., Товстик П. Е., Солтаханов Ш. Х., Филиппов С. Б., Петрова В. И. Теоретическая и прикладная механика : в 2 т. Т. I: Общие вопросы теоретической механики. Санкт-Петербург : Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2022. 560 с.
  13. Журавлев В. Ф. Основы теоретической механики. Москва : Физматлит, 2001. 320 с.
  14. Бурьян С. Н. Силы реакции сингулярного маятника // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. 2022. Т. 9, № 2. С. 278–293. DOI: https://doi.org/10.21638/spbu01.2022.209, EDN: https://elibrary.ru/GCBILE
  15. Бурьян С. Н. Сильные связи в динамике систем с геометрическими особенностями // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2024. Т. 30, № 3. С. 53–67. DOI: https://doi.org/10.21538/0134-4889-2024-30-3-53-67, EDN: https://elibrary.ru/BOLUFQ
Поступила в редакцию: 
01.03.2025
Принята к публикации: 
06.06.2025
Опубликована: 
28.11.2025