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R - Institut für Theoretische Weltraum- und Astrophysik der Universität

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6 Bewegung des starren Körpers<br />

Als zweites multiplizieren wir jede <strong>der</strong> Eulergleichungen (6.85) mit Θiωi,<br />

Θ 2 1 ˙ω1ω1 = Θ1 (Θ2 − Θ3) ω1ω2ω3<br />

Θ 2 2 ˙ω2ω2 = Θ2 (Θ3 − Θ1) ω1ω2ω3<br />

Θ 2 3 ˙ω3ω3 = Θ3 (Θ1 − Θ2) ω1ω2ω3 ,<br />

<strong>und</strong> addieren diese drei Gleichungen mit dem Ergebnis<br />

o<strong>der</strong><br />

3�<br />

i=1<br />

Θ 2 i ˙ωiωi = ω1ω2ω3 [Θ1Θ2 − Θ1Θ3 + Θ2Θ3 − Θ2Θ1 + Θ1Θ3 − Θ2Θ3] ,<br />

3�<br />

i=1<br />

= 0 = 1<br />

�<br />

3�<br />

d<br />

2 dt<br />

i=1<br />

Θ 2 i ω 2 i<br />

�<br />

,<br />

Θ 2 i ω 2 i = L 2 = b = const . (6.92)<br />

Gleichung (6.92) besagt, dass <strong>der</strong> Betrag des Drehimpulses eine Konstante <strong>der</strong> Bewegung<br />

ist.<br />

Wir lösen die Gleichungen (6.91) <strong>und</strong> (6.92) jeweils nach ω2 2 auf <strong>und</strong> setzen beide Ausdrücke<br />

gleich:<br />

ω 2 2 = 1 �<br />

2a − Θ1ω<br />

Θ2<br />

2 1 − Θ3ω 2� 1<br />

3 =<br />

Θ2 � 2<br />

b − Θ1ω 2<br />

2 1 − Θ 2 3ω 2� 3 . (6.93)<br />

Es folgt<br />

�<br />

Θ1<br />

+ −<br />

Θ2<br />

Θ21 Θ2 �<br />

ω<br />

2<br />

2 1 ,<br />

�<br />

Θ2 3<br />

Θ2 2<br />

− Θ3<br />

�<br />

ω<br />

Θ2<br />

2 3 =<br />

b − 2aΘ2<br />

Θ2 2<br />

o<strong>der</strong> ω 2 3 = γ1 − γ2ω 2 1 , (6.94)<br />

mit γ1 =<br />

2aΘ2 − b<br />

Θ3 (Θ2 − Θ3) , γ2 = Θ1 (Θ2 − Θ1)<br />

. (6.95)<br />

Θ3 (Θ2 − Θ3)<br />

Setzen wir Gleichung (6.94) in Gleichung (6.93) ein, so erhalten wir<br />

mit β1 =<br />

Die erste Eulergleichung (6.85a)<br />

ω 2 2 = β1 − β2ω 2 1 , (6.96)<br />

2aΘ3 − b<br />

Θ2 (Θ3 − Θ2) , β2 = Θ1 (Θ3 − Θ1)<br />

. (6.97)<br />

Θ2 (Θ3 − Θ2)<br />

˙ω1<br />

ω2ω3<br />

= Θ2 − Θ3<br />

Θ1<br />

liefert nach Einsetzen <strong>der</strong> Gleichungen (6.94) <strong>und</strong> (6.96) das elliptische Integral 1. Gattung<br />

Θ2 − Θ3<br />

Θ1<br />

t =<br />

� ω1<br />

ω1(0)<br />

dω<br />

�<br />

β1 − β2ω2� . (6.98)<br />

γ1 − γ2ω2 Die Lösungen ωi(t) führen dann auf Jacobische elliptische Funktionen.<br />

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