Secondo compitino di Istituzioni di Fisica Matematica 19 Dicembre 2018

Secondo compitino di Istituzioni di Fisica Matematica 19 Dicembre 2018

(usare fogli diversi per esercizi diversi) Esercizio 1. Siano date le funzioni

H 1 (p, q) = 1

2 |p| ² + p 1 (q 1 + q 2 ), H 2 (p, q) = 1

2 |p| ² + p 2 (q 1 + q 2 ), con p = (p 1 , p 2 ) ∈ R ² , q = (q 1 , q 2 ) ∈ R ² .

i) Trovare le soluzioni dei sistemi hamiltoniani per H 1 , H 2 in corrispondenza alle condizioni iniziali

p ₁ (0) = 1, p ₂ (0) = 1, q ₁ (0) = 1, q ₂ (0) = −1.

ii) Trovare una trasformazione canonica

(p, q) → (P, Q), ^Ψ

con P = (P 1 , P 2 ) ∈ R ² , Q = (Q 1 , Q 2 ) ∈ R ² , tale che Q 2 sia ciclica per l’hamiltoniana H = {H ₁ , H ₂ } e determinare due integrali primi in involuzione e indipendenti su R ² × R ² per il sistema hamiltoniano definito da H.

iii) Scrivere un integrale completo dell’equazione di Hamilton-Jacobi associata alla funzione K = H ◦ Ψ ⁻¹ .

iv) Trovare un sottoinsieme I di R ² × R ² , invariante per entrambi X H

, X H

, tale che i flussi Φ ^t _H

1

, Φ ^t _H

2

ristretti ad I commutino.

Esercizio 2. Si consideri la hamiltoniana H  (I 1 , I 2 , ϕ 1 , ϕ 2 ) = ω 1 I 1 + 1

2 I ₂ ² + f (ϕ 1 , ϕ 2 ), con ω ₁ > 0, e

f (ϕ ₁ , ϕ ₂ ) = cos ² (ϕ ₁ − ϕ ₂ ) − sin(ϕ ₁ − 2ϕ ₂ ), definita per (I 1 , I 2 ) ∈ R ² , (ϕ 1 , ϕ 2 ) ∈ T ² .

i) Trovare la forma normale risonante di H  relativa alla risonanza singola definita da k = (1, −2). Scrivere anche l’espressione della funzione gene- ratrice χ che definisce la trasformazione canonica Φ ^ _χ usata per passare a tale forma normale.

ii) Descrivere l’andamento delle variabili di azione I 1 , I 2 al primo ordine in 

all’interno della risonanza considerata e mostrare che in questo caso vale

il principio della media.