А теперь обратимся к тексту последнего издания книги:
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. I. Механика. – 5-е изд.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 224 с.
Цитируем (сс.82-83):
«§ 22. Вынужденные колебания.
Перейдём к рассмотрению колебаний в системе, на которую действует некоторое переменное внешнее поле… В этом случае наряду с собственной потенциальной энергией kx²/2 система обладает ещё потенциальной энергией U(x, t), связанной с действием внешнего поля, … –∂U/∂х есть внешняя «сила», действующая на систему в положении равновесия и являющаяся заданной функцией времени; обозначим её как F(t). Таким образом, в потенциальной энергии появляется член –хF(t), так что функция Лагранжа системы будет
L=mv²/2–kx²/2+хF(t). (22.1)
Соответствующее уравнение движения есть
mx"+kx=F(t),
или
x"+ω²х=(1/m)F(t), (22.2)
где мы снова ввели частоту ω свободных колебаний» (конец цитаты).
Добавим к этому, что на с.25 пособия в «§ 6. Энергия» приведена формула (6.1), согласно которой энергия системы Е определяется (для одномерной задачи и с учётом вышеприведённого выражения для функции Лагранжа) по формуле
Е=v∂L/∂v–L=mv²–L=mv²/2+kx²/2–xF(t).
А на с.172 в формуле (40.2), эта же величина получает название гамильтоновой функции Н, которая в рассматриваемой задаче об осцилляторе должна приобрести вид:
Н=mv²/2+kx²/2–хF(t).
Для режима резонанса авторы пособия назначают внешнюю силу в виде
F(t)=f cos(ωt).
Однако решения задачи не приводят, ограничиваясь лишь его качественной характеристикой. И легко догадаться, почему: чтобы сама собой не обнаружилась непригодность методологии лагранжианов-гамильтонианов для анализа резонансных систем. Но нам скрывать нечего, и мы это решение здесь приведём.
Уравнение движения осциллятора в режиме резонанса (на уровне пренебрежимо малых диссипативных потерь) имеет следующее решение, с точностью до исчезающе малых гармоник колебаний:
х(t)=(ft/2mω)sin(ωt),
v(t)=dx/dt=(ft/2m)cos(ωt).
Соответственно, амплитуды кинетической и потенциальной энергии осциллятора возрастают квадратично во времени:
mv²/2=(f²t²/8m)cos²(ωt),
mω²х²/2=(f²t²/8m)sin²(ωt).
А сумма этих энергий (полная энергия осциллятора) монотонно возрастает во времени по квадратичному закону:
mv²/2+mω²х²/2=f²t²/8m.
Как видим, ни в разности кинетической и потенциальной энергии осциллятора (функции Лагранжа или лагранжиане L), ни в сумме кинетической и потенциальной энергии осциллятора (гамильтониане Н) никакой «добавки» в виде ±хF(t) не появляется!
А по результатам решения дифференциального уравнения движения осциллятора эта «добавка» должна была бы иметь вид:
хF(t)=(ft/2mω)sin(ωt)∙fcos(ωt)=(f²t/mω)sin(2ωt).
Ясно, что данная, совершенно искусственная, математическая конструкция никакого отношения к данной задаче не имеет и, более того, вообще не имеет какого-либо физического и математического смысла.
Жду откликов на всё вышеизложенное от участников Форума БФ. Но особенно – от Глобального Модератора Alexpo и Модератора aidа.