Обобщённые силы
Обобщённые си́лы, скалярные величины, играющие роль обычных сил при изучении равновесия или движения механической системы, если её положение определяется обобщёнными координатами. Для голономной системы число обобщённых сил равно числу степеней свободы системы; при этом каждой обобщённой координате соответствует своя обобщённая сила .
Формально обобщённые силы определяются следующим образом. Если положение голономной механической системы задаётся её обобщёнными координатами то радиус-векторы точек системы относительно некоторой неподвижной системы координат выражаются формулами где – число точек системы. Элементарная работа сил на возможных перемещениях задаётся выражением где – равнодействующая всех сил, приложенных к Возможные перемещения точек системы выражаются через вариации обобщённых координат по формулам Тогда Скалярная величина и есть обобщённая сила, соответствующая обобщённой координате
В общем случае обобщённая сила является функцией обобщённых координат обобщённых скоростей и времени В случае когда силы, действующие на систему, потенциальны, причём потенциальная энергия обобщённую силу можно выразить через потенциальную энергию: Если существует т. н. обобщённый потенциал то обобщённые силы определяются формулами В практических задачах при вычислении обобщённых сил формальное определение обычно не используется. Вместо этого подсчитывается элементарная работа всех сил на возможном перемещении, при котором для любого и Тогда а коэффициент при и есть обобщённая сила.
Размерность обобщённой силы зависит от размерности соответствующей обобщённой координаты. Если имеет размерность длины, то обобщённая сила будет иметь размерность обычной силы; если – угол, то имеет размерность момента силы и т. д.