Salve a tutti, ho delle difficoltà nello scrivere le equazioni di moto del seguente sistema.
Definizione del Problema
Si tratta di un pendolo inverso incernierato su di un carrello. Il pendolo è composto di una asta, libera di ruotare attorno al perno che la lega al carrello, e di una massa

applicata all'estremo superiore. L'angolo alla verticale formato dall'asta è

. Il centro di massa

del pendolo si trova ad una distanza

dalla cerniera.
Il carrello, di massa

, è in grado di muoversi lungo delle rotaie, le quali sono inclinate di un angolo

rispetto l'orizzontale. La posizione del carrello lungo le rotaie è

.
Al carrello può essere applicata una forza arbitraria

parallela alle rotaie, mentre al pendolo un momento baricentrico arbitrario

. Sul sistema agiscono inoltre delle forze di attrito di tipo viscoso e coulombiana.
Le equazioni che vorrei ricavare sono le seguenti:
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
Con

si intende la funzione
segno, mentre

,

sono i coefficienti di attrito viscoso a cui sono sottoposti carrello e pendolo, e

è il coefficiente di attrito coulombiano. Con

si intende il momento di inerzia baricentrico dell'asta.
LagrangianaPer dedurre tali equazioni seguo l'approccio lagrangiano. Le coordinate libere sono

e

, per cui le equazioni di Lagrange, tendo conto delle varie forze non conservative in gioco, dovrebbero essere
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
Procedo quindi nel determinare la lagrangiana del sistema. Come sistema di riferimento assumo quello individuato dalle rotaie, per cui ridisegno tutto in tale sistema di riferimento. La verticale e l'orizzontale sono indicate con
H e
V.
La lagrangiana

è data dalla differenza tra l'energia cinetica

e dell'energia potenziale

del sistema, pertanto per prima cosa mi ricavo le espressioni di

e

.
Energia CineticaL'energia cinetica

del sistema è data la somma dell'energia cinetica del carrello

e dell'energia cinetica del pendolo

. L'espressione esplicita della velocità del centro di massa del pendolo la determino derivando rispetto al tempo la posizione del centro di massa del pendolo
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
In totale, l'energia cinetica del sistema è dunque pari a
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
Energia PotenzialePer quanto riguarda l'energia potenziale, l'unica forza conservativa agente sul sistema è la gravità, per tanto sia per il carrello che per il pendolo si hanno termini del tipo

, dove

è la massa del corpo in questione e

è la quota del centro di massa del corpo in questione.
![\begin{aligned}
&U_c=-M_cgr\sin\alpha \\
&U_p=-m_pg[r\sin\alpha+l\cos\theta]
\end{aligned} \begin{aligned}
&U_c=-M_cgr\sin\alpha \\
&U_p=-m_pg[r\sin\alpha+l\cos\theta]
\end{aligned}](/forum/latexrender/pictures/acc05724fb29675e670143b015e794bd.png)
In totale, l'energia potenziale del sistema è dunque pari a
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
ConclusioniConseguentemente, in base alla

e la [unparseable or potentially dangerous latex formula], la lagrangiana del sistema assume la forma
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
A questo punto non resta che inserire la [unparseable or potentially dangerous latex formula] nella

e nella

. Il calcolo dei primi membri mi restituisce
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
uguagliando ai secondi membri, e riarrangiando i termini, ottengo finalmente
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
[unparseable or potentially dangerous latex formula]
I miei risultati [unparseable or potentially dangerous latex formula] e [unparseable or potentially dangerous latex formula] non sono in accordo con

e

. La [unparseable or potentially dangerous latex formula] differisce dalla

per il segno del termine potenziale [unparseable or potentially dangerous latex formula], mentre la [unparseable or potentially dangerous latex formula] differisce dalla

per la presenza del termine [unparseable or potentially dangerous latex formula]. Non riesco a capire se sono io ad aver sbagliato qualcosa da qualche parte o se sono errate la

e la

.
Ringrazio anticipatamente chiunque si cimenti nel problema per darmi una mano.