Wheeler, Mechanics
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II Motion: Lagrangian mechanics 61<br />
5 Covariance of the Euler-Lagrangian equation 61<br />
6 Symmetries and the Euler-Lagrange equation 64<br />
6.1 Noether’s theorem for the generalized Euler-Lagrange equation . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />
6.2 Conserved quantities in restricted Euler-Lagrange systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />
6.2.1 Cyclic coordinates and conserved momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />
6.2.2 Rotational symmetry and conservation of angular momentum . . . . . . . . . . . . . . 67<br />
6.2.3 Conservation of energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
6.2.4 Scale Invariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
6.3 Consequences of Newtonian dynamical and measurement theories . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />
6.4 Conserved quantities in generalized Euler-Lagrange systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
6.4.1 Conserved momenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
6.4.2 Angular momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />
6.4.3 Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />
6.4.4 Scale invariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />
6.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80<br />
7 The physical Lagrangian 81<br />
7.1 Galilean symmetry and the invariance of Newton’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81<br />
7.2 Galileo, Lagrange and inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />
7.3 Gauging Newton’s law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />
8 Motion in central forces 91<br />
8.1 Regularization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />
8.1.1 Euler’s regularization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />
8.1.2 Higher dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />
8.2 General central potentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />
8.3 Energy, angular momentum and convexity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
8.4 Bertrand’s theorem: closed orbits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />
8.5 Symmetries of motion for the Kepler problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />
8.5.1 Conic sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105<br />
8.6 Newtonian gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />
9 Constraints 108<br />
10 Rotating coordinates 112<br />
10.1 Rotations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />
10.2 The Coriolis theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />
11 Inequivalent Lagrangians 115<br />
11.1 General free particle Lagrangians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />
11.2 Inequivalent Lagrangians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />
11.2.1 Are inequivalent Lagrangians equivalent? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />
11.3 Inequivalent Lagrangians in higher dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />
III Conformal gauge theory 121<br />
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