Principe de moindre action et mécanique classique - Définition

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L'impulsion

L'impulsion est la variable conjuguée de la vitesse dans la transformée de Legendre du lagrangien.

Elle est définie par :  p = \frac{\partial L}{\partial \dot{q}}(q, \dot{q},t)

  • Si  \ V = V(q,t) alors  p = m \dot{q}
Donc  \dot{q} = \frac{1}{m} p , d'où :  L = L(q,p,t)  =  \frac{1}{2m} \ p^2 \ - \ V(q,t)\
  • Si  \ V = V(q,\dot{q},t) est affine par rapport à  \dot{q} (sinon il s'agit d'une force de frottement) alors  p = m \dot{q} - \frac{\partial V}{\partial \dot{q}}
\frac{\partial V}{\partial \dot{q}} est indépendant de  \dot{q} .
L'impulsion est utilisable comme variable :
En remarquant que:  \dot{q} = \frac{1}{m} \left( p + \frac{\partial V}{\partial \dot{q}}\right) , on a  L = L(q,p,t)  =  \frac{1}{2m} \ \left( p + \frac{\partial V}{\partial \dot{q}}\right)^2 \ - \ V(q,p,t)\
En développant le carré, on obtient:
 L = L(q,p,t)  =  \frac{1}{2m} \ p^2 \ - \ V'(q,t)\

Dans le lagrangien  \ L(q,p,t) , le potentiel est indépendant de  \ p .

Avec l'impulsion comme variable, les équations d'Euler-Lagrange ne changent pas de forme :  \ p y prend la place de  \dot{q} .

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