On the Orbital Stability of Pendulum Periodic Motions of a Heavy Rigid Body with a Fixed Point, the Main Moments of Inertia of which are in the Ratio 1 : 4 : 1

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The motion of a heavy rigid body with a fixed point in a uniform gravitational field is considered. It is assumed that the main moments of inertia of the body for the fixed point satisfy the condition of D.N. Goryachev–S.A. Chaplygin, i.e., they are in the ratio 1 : 4 : 1. In contrast to the integrable case of D.N. Goryachev–S.A. Chaplygin, no additional restrictions are imposed on the position of the center of mass of the body.
The problem of orbital stability of pendulum periodic motions of the body is investigated. In the neighborhood of periodic motions, local variables are introduced and equations of perturbed motion are obtained. On the basis of a linear analysis of stability, the orbital instability of pendulum rotations for all values of the parameters has been concluded. It has been established that, depending on the values of the parameters, pendulum oscillations can be both orbitally unstable and orbitally stable in a linear approximation. For pendulum oscillations that are stable in the linear approximation, based on the methods of KAM theory, a nonlinear analysis is performed and rigorous conclusions about the orbital stability are obtained.

About the authors

B. S. Bardin

Moscow Aviation Institute

Author for correspondence.
Email: bsbardin@yandex.ru
Russia, Moscow

B. A. Maksimov

Moscow Aviation Institute

Author for correspondence.
Email: badmamaksimov1@gmail.com
Russia, Moscow

References

  1. Markeev A.P. The stability of the plane motions of a rigid body in the Kovalevskaya case // JAMM, 2001, vol. 65, no. 1, pp. 51–58.
  2. Markeev A.P. Medvedev S.V., Chekhovskaya T.N. To the problem of stability of pendulum-like vibrations of a rigid body in Kovalevskaya’s case // Mech. Solids, vol. 38, no. 1, pp. 1–6.
  3. Irtegov V.D. The Stability of the pendulum-like oscillations of a Kovalevskaya gyroscope // Tr. Kazan. Aviats. Inst. Matem. i Mekh., 1968, vol. 97, pp. 38–40 (in Russian)
  4. Bryum A.Z. A study of orbital stability by means of first integrals // JAMM, 1989, vol. 53, no. 6, pp. 689–695.
  5. Bryum A.Z., Savchenko A.Ya. On the orbital stability of a periodic solution of the equations of motion of a Kovalevskaya gyroscope // JAMM, 1986, vol. 50, no. 6, pp. 748–753.
  6. Bardin B.S. Stability problem for pendulum-type motions of a rigid body in the Goryachev–Chaplygin case // Mech. Solids, 2007, vol. 42, no. 2, pp. 177–183.
  7. Bardin B.S. On a method of introducing local coordinates in the problem of the orbital stability of planar periodic motions of a rigid body // Rus. J. Nonlin. Dyn., 2020, vol. 16, no. 4, pp. 581–594.
  8. Markeev A.P. The pendulum-like motions of a rigid body in the Goryachev–Chaplygin case // JAMM, 2004, vol. 68, no. 2, pp. 249–258.
  9. Bardin B.S., Rudenko T.V., Savin A.A. On the orbital stability of planar periodic motions of a rigid body in the Bobylev–Steklov case // R&C Dyn., 2012, vol. 17, no. 6, pp. 533–546.
  10. Bardin B.S. Local coordinates in problem of the orbital stability of pendulum-like oscillations of a heavy rigid body in the Bobylev–Steklov case // J. Phys.: Conf. Ser., Bristol, 2021, art. no. 012016, pp. 1–10.
  11. Yehia H.M., Hassan S.Z., Shaheen M.E. On the orbital stability of the motion of a rigid body in the case of Bobylev–Steklov // Nonlin. Dyn., 2015, vol. 80, no. 3, pp. 1173–1185.
  12. Bardin B.S., Savin A.A. On the orbital stability of pendulum-like oscillations and rotations of a symmetric rigid body with a fixed point // R&C Dyn., 2012, vol. 17, no. 3–4, pp. 243–257.
  13. Bardin B.S., Savin A.A. The stability of the plane periodic motions of a symmetrical rigid body with a fixed point // JAMM, 2013, vol. 77, no. 6, pp. 806–821.
  14. Liapunov A.M. The General Problem of the Stability of Motion. Moscow; Leningrad: GITTL, 1950. 471 p. (in Russian)
  15. Markeev A.P. Linear Hamiltonian Systems and Some Problems of Stability of the Satellite Center of Mass. Izhevsk: R&C Dyn.; Inst. Comput. Res., 2009. 395 p. (in Russian)
  16. Giacaglia G.E.O. Perturbation Methods in Non-Linear Systems. N.Y.: Springer, 1972. 369 p.
  17. Markeev A.P. Libration Points in Celestial Mechanics and Space Dynamics. Moscow: Nauka, 1978. 312 p. (in Russian)
  18. Arnold V.I. Mathematical Methods of Classical Mechanics. N.Y.: Springer, 1989. 518 p.
  19. Siegel C., Moser J. Lectures on Celestial Mechanics. N.Y.: Springer, 1971. xii+290 p.
  20. Ivanov A.P., Sokol’skii A.G. On the stability of a nonautonomous Hamiltonian system under a parametric resonance of essential type // JAMM, 1980, vol. 44, no. 6, pp. 687–691.
  21. Markeev A.P. Stability of equilibrium states of Hamiltonian systems: a method of investigation // Mech. Solids, 2004, vol. 39, no. 6, pp. 1–8.
  22. Bardin B.S., Chekina E.A., Chekin A.M. On the stability of planar resonant rotation of a satellite in an elliptic orbit // R&C Dyn., 2015, vol. 20, no. 1, pp. 63–73.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (75KB)
3.

Download (138KB)
4.

Download (66KB)

Copyright (c) 2023 Б.С. Бардин, Б.А. Максимов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».