(usare fogli diversi per esercizi diversi) Esercizio 1. Si considerino le due funzioni hamiltoniane

Compito parziale di Istituzioni di Fisica Matematica 18 Dicembre 2019

(usare fogli diversi per esercizi diversi) Esercizio 1. Si considerino le due funzioni hamiltoniane

H ₁ = |p| ² 2 + |q| ²

2

 1 + 1

q ² ₁ q ² ₂



, H ₂ = q ₁ ⁴ + q ⁴ ₂

q ² ₁ q ₂ ² + (q ₁ p ₂ − q 2 p ₁ ) ² , dove p = (p ₁ , p ₂ ) ∈ R ² , q = (q ₁ , q ₂ ) ∈ R ² ∗ con R ∗ = R \ {0}.

i) Scrivere le espressioni dei campi hamiltoniani X _H

, X _H

e mostrare che i flussi corrispondenti Φ ^t ₁ , Φ ^t ₂ commutano.

ii) Trovare due integrali primi genericamente indipendenti e in involuzione per ciascuno dei sistemi hamiltoniani definiti da H 1 e H 2 .

Esercizio 2. Si consideri il sistema hamiltoniano con funzione di Hamilton H  (I, ϕ) = 1

2 I ₁ ² − I 2 −  cos(ϕ 1 − ϕ 2 ),

dove I = (I 1 , I 2 ) ∈ R ² e ϕ = (ϕ 1 , ϕ 2 ) ∈ T ² sono variabili azione-angolo.

i) Usare il metodo di Lie per trovare una trasformazione canonica vicina all’identit` a

(I, ϕ) ^C

−1

→ ( ˜

I, ˜ ϕ)

tale che la hamiltoniana ˜ H  = H  ◦ C  non dipenda da ˜ ϕ al primo ordine in

. Scrivere inoltre la forma normale non risonante corrispondente a questa trasformazione fino al secondo ordine in  incluso.

ii) Mostrare che le variabili di azione I 1 , I 2 compiono oscillazioni di ampiezza di ordine √

 attorno a dei valori costanti (quindi, in particolare, il sistema

soddisfa il principio della media).