11.9
Рассмотрим систему пружина-масса без трения, положение которой определяется одной независимой переменной. Здесь потенциальная энергия является суммой гравитационной и упругой потенциальной энергий, а отрицательная величина ее изменения равна работе, проделанной над системой.
Если система находится в равновесии и претерпевает виртуальное смещение, то проделанная работа может быть заменена виртуальной работой.
С точки зрения принципа виртуальной работы, работа равна нулю для всех виртуальных перемещений, и поэтому изменение потенциальной энергии также равно нулю. Для малых виртуальных перемещений потенциальная энергия выражается в терминах ее первой производной с координатой положения.
Поскольку виртуальное смещение не равно нулю, то первая производная потенциальной энергии должна быть равна нулю. Таким образом, система находится в равновесии, когда первая производная ее потенциальной энергии равна нулю.
Применение этого критерия к системе пружина-масса дает ее равновесное положение.
Если потенциальная энергия зависит от нескольких независимых переменных, то частная производная потенциальной энергии для каждой координаты должна быть равна нулю для равновесия.
Потенциальная энергия или потенциальная функция играют важную роль в определении стабильности механической системы. Если система подвержена как гравит…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.