вариационные принципы механики

Устанавливаемое В. п. м. свойство движения сводится во многих случаях (но не всегда) к тому, что для истинного движения системы нек-рая физ. величина, являющаяся ф-цией кинематич. и динамич. характеристик этой системы, имеет экстремум (минимум или максимум). При этом В. п. м. могут отличаться друг от друга видом той физ. величины (той ф-ции), к-рая для истинного движения является экстремальной, а также особенностями механич. систем и классами тех движений, для к-рых это экстремальное свойство имеет место. По форме В. п. м. можно разделить на дифференциальные, устанавливающие, чем истинное движение системы отличается от кинематически возможных в каждый данный момент времени, и интегральные, устанавливающие это различие для перемещений, совершаемых системой за конечный промежуток времени. В рамках механики дифференц. принципы имеют более общий характер, т. к. они приложимы к системам с любыми голономными и неголономными связями (см. Голономная система, Неголономная система). Интегральные принципы в их наиб. компактной форме приложимы только к голономным и даже только к консервативным системам. Однако выражение их через энергию и инвариантность по отношению к преобразованиям координат системы делает эти принципы приложимыми далеко за пределами классич. механики.

К осн. дифференц. В. п. м. относятся: 1) возможных перемещений принцип, устанавливающий общее условие равновесия механич. системы с идеальными связями, согласно к-рому положения равновесия отличаются от всех др. положений системы тем, что только для положений равновесия сумма элементарных работ всех активных сил на любом возможном перемещении системы равна нулю; 2) Д-Аламбера - Лагранжа принцип, устанавливающий общее свойство движения механич. системы с идеальными связями, согласно к-рому истинное движение системы отличается от всех кинематически возможных тем, что только для истинного движения сумма элементарных работ всех активных сил и сил инерции на любом возможном перемещении системы равна в каждый момент времени нулю. Равенство, выражающее этот принцип математически, наз. ещё общим ур-нием механики (см. Динамика ).К др. дифференц. В. п. м. относятся Журдена принцип ,принцип наименьшего принуждения (см. Гаусса принцип)и принцип наименьшей кривизны (см. Герца принцип).

К интегральным В. п. м. относятся т. н. принципы наименьшего, или стационарного, действия, согласно к-рым для данного класса сравниваемых друг с другом движений истинным является то, для к-рого физ. величина, наз. действием ,имеет за время перемещения системы минимум (точнее, экстремум). Принцип наименьшего действия чаще всего применяется в форме Гамильтона - Остроградского или Мопертюи - Лагранжа. В принципе Гамильтона - Остроградского сравниваются движения, происходящие между двумя данными конфигурациями системы за один и тот же промежуток времени, а под действием в простейшем случае понимается определ. интеграл до времени от разности между кияетич. и потенциальной энергиями системы. В принципе Мопертюи - Лагранжа сравниваются движения консервативной системы между двумя данными её конфигурациями, происходящие с одной и той же нач. кинетич. энергией, а под действием понимается определ. интеграл по времени от удвоенной кинетич. энергии системы (подробнее см. Наименьшего действия принцип).

В. п. м. применяются для составления ур-ний движения механич. системы и изучения общих свойств этих движений, а также при соответствующем обобщении понятий в механике сплошных сред, в термодинамике, электродинамике, квантовой механике, теории относительности и др.

Лит.: Вариационные принципы механики. Сб. ст., под ред. Л. С. Полана, M., 1959 [переводы оригинальных работ И. Бернулли, Гамильтона, Гаусса, Герца, Д-Аламбера, Лагранжа, Mопертюи, Остроградского, Эйлера, Якоби и MH. др.]. См. также лит. при ст. Действие, Динамика. С. M. Тарг.

   <<      Предметный указатель      >>