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ポアンカレ断面  


 長さ L の糸の先に質量 m の振り子がぶら下がり、速度に比例する摩擦力 γ m L Poincare_CrossSection_1.gif、それに外力 Poincare_CrossSection_2.gif cos (Poincare_CrossSection_3.gift) を受けていると考える.ここで γ は定数で減衰パラメターと呼ぶ.そのときのニュートン の運動方程式は、

m L Poincare_CrossSection_4.gifθ + γ m LPoincare_CrossSection_5.gif+ W sinθ =  Poincare_CrossSection_6.gif cos (Poincare_CrossSection_7.gift)

とかける.W は重量、 Poincare_CrossSection_8.gif は外力の角振動数である. ここで、系のパラメターの数を減らすために、振り子の自然振動数 Poincare_CrossSection_9.gif(= Poincare_CrossSection_10.gif)   が1であると仮定する.時間はしたがって無単位とみなす.この仮定のもとで、運動方程式は次のようにかきかえられる.

ω’[t] + 1/q  ω[t] + Sin[θ[t]] == g Cos[Poincare_CrossSection_11.gif t]

ここで、q はクオリティーパラメター (quality parameter)、 g は外力振幅 (forcing amplitude)と呼ぶことにする. (g を重力の加速度と混同しないように.)

式をルンゲ・クッタ法を用いて数値的に解くことにする.まず、次の二つの関数を定義する.

Poincare_CrossSection_12.gif

G[]がωだけのの関数であるのにわざわざ変数 t と θ まで加えたのは、ルンゲ・クッタ法をもっと一般の場合にも使えるようにという配慮と、また、変数の数をこのように増やしても、計算速度があまり変わらないということによる.

Mathematica :  図を描く

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