L = T V = 1 2 (ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U (3)

Σχετικά έγγραφα
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Πτυχιακή εξέταση στη Μηχανική ΙI 20 Σεπτεμβρίου 2007

Κεφάλαιο 8. Βαρυτικη Δυναμικη Ενεργεια { Εκφραση του Βαρυτικού Δυναμικού, Ταχύτητα Διαφυγής, Τροχιές και Ενέργεια Δορυφόρου}

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

website:

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

Hamiltonian Δυναμική - Παράδειγμα

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ ΙΟΥΝΙΟΣ 2013 ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΕΜ: (ΠΤΥΧΙΟ)

) z ) r 3. sin cos θ,

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ Σεπτέµβριος 2001 ΘΕΜΑ 1 Ένα φυσικό σύστηµα, ενός βαθµού ελευθερίας, περιγράφεται από την ακόλουθη συνάρτηση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 17 Φεβρουαρίου 2015

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 22 Ιανουαρίου, 2019

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέµβριος 2004

website:

ΛΥΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ mu 1 2m. + u2. = u 1 + u 2. = mu 1. u 2, u 2. = u2 u 1 + V2 = V1

Βαρύτητα Βαρύτητα Κεφ. 12

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 16 Φεβρουαρίου, 2011

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι


ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική Ι 20 Οκτωβρίου 2011

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

Διαταραχές Τροχιάς (2)


Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέμβριος 2012

Reynolds. du 1 ξ2 sin 2 u. (2n)!! ( ( videos/bulletproof-balloons) n=0

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Χημείας Φυσική 1 1 Φεβρουαρίου 2017

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέµβριος 2003

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

Υποστηρικτικό υλικό για την εργασία «Πειραματική διάταξη για τη μελέτη της ροής ρευστού σε σωλήνα» του Σπύρου Χόρτη.

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 5-Μάρτη-2016

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ- ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ NAVIER STOKES

1 + Φ r /c 2 = 1 (1) (2) c 2 k y 1 + (V/c) 1 + tan 2 α = sin α (3) tan α = k y k x

L 2 z. 2mR 2 sin 2 mgr cos θ. 0 π/3 π/2 π L z =0.1 L z = L z =3/ 8 L z = 3-1. V eff (θ) =L z. 2 θ)-cosθ. 2 /(2sin.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι. Οκτώβριος 2002 Τμήμα Πέτρου Ιωάννου και Θεοχάρη Αποστολάτου

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Σεπτέμβριος 2004

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική ΙI 11 Ιουνίου 2012

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική II 20 Σεπτεμβρίου 2010

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

GMR L = m. dx a + bx + cx. arcsin 2cx b b2 4ac. r 3. cos φ = eg. 2 = 1 c

. Αυτό σηµαίνει ότι το κέντρο µάζας κινείται ευθύγραµµα µε σταθερή επιτάχυνση a! = F!

( Barbero 2013, European Journal of Physics, 34, df (z) dz

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

F mk(1 e ), όπου k θετική σταθερά. Στο όχημα ασκείται

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

GMm. 1 2GM ) 2 + L2 2 + R L=4.5 L=4 L=3.7 L= 1 2 =3.46 L= V (r) = L 2 /2r 2 - L 2 /r 3-1/r

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ Θέματα και Λύσεις. Ox υπό την επίδραση του δυναμικού. x 01

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Φεβρουάριος Απαντήστε και στα 4 θέματα με σαφήνεια και συντομία. Καλή σας επιτυχία.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξετάσεις στη ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι 26 Ιανουαρίου 2016

Κεφάλαιο 11 ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Επανεξέταση του αρμονικού ταλαντωτή

Ένα εκκρεμές σε επιταχυνόμενο αμαξίδιο


mv V (x) = E με V (x) = mb3 ω 2

Γενικευμένα Mονοβάθμια Συστήματα

Για τη συνέχεια σήμερα...

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

Φυσική Διαστήματος. Ενότητα 1: Ηλιακός Άνεμος. Ξενοφών Δ. Μουσάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

k 3/5 P 3/5 ρ = cp 3/5 (1) dp dr = ρg (2) P 3/5 = cgdz (3) cgz + P0 cg(z h)

ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

Κεφάλαιο 1. Κβαντική Μηχανική ΙΙ - Περιλήψεις, Α. Λαχανάς

dx cos x = ln 1 + sin x 1 sin x.

ΑΣΚΗΣΗ 5.1 Το διάνυσμα θέσης ενός σώματος μάζας m=0,5kgr δίνεται από τη σχέση: 3 j οπότε το μέτρο της ταχύτητας θα είναι:

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό δυναμικό. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

ΚΑΡΤΕΣΙΑΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΕ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 22 Απριλίου 2017

Σ 1 γράφεται ως. διάνυσµα στο Σ 2 γράφεται ως. Σ 2 y Σ 1

Hamiltonian φορμαλισμός

1. Κίνηση Υλικού Σημείου

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 11. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

S dt T V. Επιμέλεια - Υπολογισμοί: Κ. Παπαμιχάλης Δρ. Φυσικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Ιούνιος 2004


ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική ΙΙ 8 Ιουλίου 2013

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 24 Σεπτεμβρίου 2018

O y. (t) x = 2 cos t. ax2 + bx + c b 2ax b + arcsin. a 2( a) mk.

Συζευγμένα ταλαντώσεις - Ένα άλλο σύστημα

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

m 2 (ż2 + R 2 θ2 )dt ż = a/t + ζ, θ = η m 2 ( ζ 2 + R 2 η 2 )dt m

ΣΗΜΕΙΑ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΓΡΑΜΜΙΚΟΠΟΙΗΣΗ. ΈΈστω ένα φυσικό σύστημα που περιγράφεται σε γενικευμένες συντεταγμένες από την Λαγκρανζιανή συνάρτηση

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

1. Για το σύστηµα που παριστάνεται στο σχήµα θεωρώντας ότι τα νήµατα είναι αβαρή και µη εκτατά, τις τροχαλίες αµελητέας µάζας και. = (x σε μέτρα).

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗΣ

Απαντήσεις Διαγωνισµού Μηχανικής ΙΙ Ιουνίου Ερώτηµα 2

Ακτίνα καμπυλότητας - Ανάλυση επιτάχυνσης σε εφαπτομενική και κεντρομόλο συνιστώσα

Ανακεφαλαίωση. q Εισήγαμε την έννοια των δεσμών. Ø Ολόνομους και μή ολόνομους δεσμούς. Ø Γενικευμένες συντεταγμένες

2. Οι νόµοι της κίνησης, οι δυνάµεις και οι εξισώσεις κίνησης

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

Λύσεις των θεμάτων του Διαγωνίσματος Μηχανικης ΙΙ (29/8/2001) (3), (4), όπου, (5),, (6), (9), όπου,

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

Transcript:

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΑΣΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ 3): Κινήσεις αστέρων σε αστρικά συστήματα Βασικές έννοιες Θεωρούμε αστρικό σύστημα π.χ. γαλαξία ή αστρικό σμήνος) αποτελούμενο από μεγάλο αριθμό αστέρων της τάξης των 10 8 10 10 ). Το σύστημα αυτό μπορεί να περιγραφεί ως ένα συνεχές μέσο, που ονομάζεται βαρυτικό ρευστό. Είναι δυνατό να αποδειχθεί ότι η κίνηση ενός απειροστού όγκου του ρευστού fluid element) είναι δυναμικά ισοδύναμη με την κίνηση ενός γενικευμένου δοκιμαστικού σωματιδίου, που υπόκειται σε δυνάμεις, τόσο βαρυτικής όσο και θερμικής φύσεως. Θα θεωρήσουμε αδρανειακό σύστημα αναφοράς και θα χρησιμοποιήσουμε κυλινδρικές συντεταγμένες r, φ, z) για την περιγραφή της κίνησης. Θεωρώντας μόνο βαρυτικές δυνάμεις, η πυκνότητα μάζας του ρευστού, ρ, θα είναι μια συνεχής συνάρτηση των συντεταγμένων. Το βαρυτικό δυναμικό, U, συνδέεται με την πυκνότητα του βαρυτικού ρευστού, μέσω της εξίσωσης Poisson 2 U = 4πG ρ 1) όπου G η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας. Οι παράγωγοι του δυναμικού U δίνουν τις συνιστώσες της βαρυτικής επιτάχυνσης. Αστροδυναμική Στην παράγραφο αυτή θα περιγράψουμε τη διαδικασία μελέτης της δυναμικής συμπεριφοράς ενός δοκιμαστικού σωματιδίου αστέρας) που κινείται εντός του βαρυτικού ρευστού, υπό την επίδραση των βαρυτικών δυνάμεων. Η κινητική ενέργεια ανά μονάδα μάζας ενός δοκιμαστικού σωματιδίου, σε κυλινδρικές συντεταγμένες, παίρνει τη μορφή T = 1 2 ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) 2) και η συνάρτηση Lagrange, που περιγράφει την κίνησή του, παίρνει τη μορφή L = T V = 1 2 ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U 3) Οι γενικευμένες ορμές του σωματιδίου δίνονται από τις παραγώγους της L ως προς τις γενικευμένες ταχύτητες 1

p r = ṙ p φ = r 2 φ 4) p z = ż και η συνάρτηση Hamilton του συστήματος έχει τη μορφή H = 1 2 p2 r + p2 φ r 2 + p2 z) + U = E 5) Η εξίσωση αυτή εκφράζει το ολοκλήρωμα της ενέργειας και η αριθμητική τιμή της είναι σταθερή κατά μήκος της ροής τροχιάς) και ίση με E. Οι παραπάνω εξισώσεις δεν εξαρτώνται από τη μορφή του U. Τα περισσότερα αστροφυσικά συστήματα παρουσιάζουν κάποιας μορφής συμμετρία. Ειδικότερα, οι γαλαξίες παρουσιάζουν συνήθως αξονική και κατοπτρική συμμετρία. Αυτό σημαίνει ότι τόσο η πυκνότητα όσο και το βαρυτικό δυναμικό είναι συναρτήσεις της μορφής fr, z 2 ). Στην περίπτωση αυτή, η συνάρτηση Hamilton είναι ανεξάρτητη της αζιμουθιακής γωνίας φ και η συζηγής ορμή της είναι επίσης ολοκλήρωμα της κίνησης p φ = r 2 φ = Lz 6) που δεν είναι άλλο από το μέτρο της προβολής του διανύσματος της στροφορμής στον άξονα Oz. Στην περίπτωση κυκλικής τροχιάς, η κυκλική συχνότητα ω = dφ/dt του σωματιδίου, η περίοδος και το μέτρο της γραμμικής ταχύτητας της κίνησης κυκλική ταχύτητα) δίνονται από τις σχέσεις Εξισώσεις Κίνησης ω = L z r 2 2π r2 P = 7) L z v c = L z r Με τη χρήση της σχέσης 6) αντικαθιστούμε την p φ στη σχέση 5), καταλήγοντας έτσι σε ένα σύστημα δύο βαθμών ελευθερίας, ισοδύναμο με το αρχικό. Η συνάρτηση Hamilton του ισοδύναμου διδιάστατου προβλήματος έχει τη μορφή H = 1 2 p2 r + p 2 z) + r, z 2 ) = E 8) 2

όπου = L2 z 2r 2 + U το υποθετικό δυναμικό effective potential) της ισοδύναμης περιγραφής. Οι εξισώσεις κίνησης του δοκιμαστικού σωματιδίου είναι Κυκλικές Τροχιές ṗ r = r ṗ z = z = r = L2 z r 3 U r = z = U z 9) Τα σημεία ισορροπίας του συστήματος αντιστοιχούν σε κυκλικές τροχιές αστέρων και δίνονται από τη λύση του συστήματος r = 0 = z Λόγω συμμετρίας η δεύτερη από τις παραπάνω εξισώσεις επιδέχεται τη λύση z = 0, η οποία συνεπάγεται ισημερινές τροχιές. Αν δεν επιδέχεται λύσεις της μορφής z 0, τότε τα πιθανά σημεία ισορροπίας του συστήματος r = 0) αντιστοιχούν σε ισημερινές κυκλικές τροχιές των αστέρων. Φυσικά, για να υπάρχουν αυτές οι τροχιές, θα πρέπει, σύμφωνα με τη εξίσωση 9), να ισχύει η σχέση L 2 z r 3 U r = 0 10) που εκφράζει τη συνθήκη ισορροπίας ανάμεσα στην φυγόκεντρο δύναμη και τη βαρυτική δύναμη. Η παραπάνω σχέση χρησιμεύει στον υπολογισμό της τιμής της L z για κυκλική ισημερινή τροχιά, ακτίνας r = r c. Αντίστοιχα, η ενέργεια της τροχιάς υπολογίζεται από τη σχέση 8), θέτοντας επίσης v 2 = ṙ 2 + ż 2 = 0. Ορια της Κίνησης Η κίνηση είναι δυνατή εφόσον v 2 0. Ετσι, τα όρια της κίνησης υπολογίζονται από τη λύση της ανίσωσης E r, z) 0 11) Η εξίσωση E r, z) = 0 ορίζει τις οριακές καμπύλες μηδενικής ταχύτητας Zero Velocity Curves, ZVC). Στο ισημερινό επίπεδο z = 0), η παραπάνω 3

σχέση δίνει τα σημεία μηδενικής ταχύτητας. Αν η συνάρτηση r, z = 0) έχει απόλυτο μέγιστο = V max σε κάποια θέση r 0 > 0 όπου d /dr = 0) τότε, για ενέργειες μεγαλύτερες από την ενέργεια διαφυγής E esc = V max η κίνηση είναι μη περατωμένη και το σωματίδιο διαφεύγει στο άπειρο. Στη διδιάστατη περίπτωση, η ενέργεια διαφυγής αντιστοιχεί στα σαγματικά σημεία της συνάρτησης r, z). Ευστάθεια Κυκλικών Τροχιών Εστω κυκλική ισημερινή τροχιά ακτίνας r = r c. Θεωρούμε μικρές, αυθαίρετες, διαταραχές ξ = r r c και η = z 0 γύρω από την εν λόγω κυκλική τροχιά. Θέτουμε r = r c + ξ και z = η στις εξισώσεις κίνησης και στη συνέχεια τις γραμμικοποιούμε ως προς ξ και η. Η λύση του γραμμικού συστήματος διαφορικών εξισώσεων καθορίζει αν η κίνηση στη γειτονιά της κυκλικής τροχιάς είναι περατωμένη ή όχι), δηλαδή, αν η κυκλική τροχιά είναι γραμμικά ευσταθής ή όχι). Συνήθως, αντί της γραμμικοποίησης των εξισώσεων κίνησης προχωρούμε στο ανάπτυγμα Taylor του γενικευμένου δυναμικού, μέχρι όρους 2ης τάξης ως προς τις μικρές ποσότητες ξ και η. Η νέα συνάρτηση Hamilton έχει τη μορφή H 2 = 1 2 p2 ξ + p 2 η) + A 2 ξ2 + B 2 η2 +... 12) όπου p ξ = ξ = ṙ, p η = η = ż και ο δείκτης της H δηλώνει την τάξη του αναπτύγματος Taylor ως προς ξ και η. Οι συντελεστές A και B δίνονται από τις παρακάτω εκφράσεις A = B = 2 ) r 2 2 ) z 2 r c,0 r c,0 13) για r = r c και z = 0. Η κυκλική τροχιά αναφοράς είναι γραμμικά ευσταθής εάν A > 0 και B > 0. Τότε, η κίνηση στη γειτονιά της κυκλικής τροχιάς είναι περατωμένη και δίνεται από την σύνθεση δύο ανεξάρτητων αρμονικών ταλαντώσεων, με συχνότητες Ω ξ = A Ω η = B 14) 4

Οι συχνότητες αυτές ονομάζονται, αντίστοιχα, επικυκλική και κατακόρυφη συχνότητα. Μη γραμμικά φαινόμενα Υπολογίζοντας τους όρους 3ης τάξης, ως προς τα ξ και η, στο ανάπτυγμα του γενικευμένου δυναμικού,, παίρνουμε τη συνάρτηση Hamilton που περιγράφει τη μη γραμμική κίνηση στη γειτονιά μιας ισημερινής κυκλικής τροχιάς H 3 = 1 2 p2 ξ + p 2 η) + A 2 ξ2 + B 2 η2 + c 1 ξ η 2 + c 2 ξ 3 +... 15) Σημειώνουμε ότι οι παράγωγοι περιττής τάξης του ως προς z μηδενίζονται για z = 0, λόγω συμμετρίας. Οι συντελεστές c 1 και c 2 δίνονται από τις σχέσεις 3 ) c 1 = 1 6 c 2 = 1 6 r z 2 3 ) r 3 r c,0 r c,0 16) Αυτές οι μη γραμμικές διαταραχές της συνάρτησης Hamilton είναι δυνατό να οδηγήσουν στην εμφάνιση χαοτικών κινήσεων, ειδικά στην γειτονιά των συντονισμών χαμηλής τάξης π.χ. 1 : 1, 1 : 2, κ.λ.π.). Η μελέτη της μη γραμμικής κίνησης γίνεται με αριθμητική ολοκλήρωση των εξισώσεων κίνησης. 5