Анализируя уравнение Лагранжа второго рода, можно несколько расширить классификацию сил. А именно среди непотенциальных сил выделить гироскопические и диссипативные силы, а также ввести понятие диссипативной функции Рэлея.
Для этого рассмотрим уравнение Лагранжа в общем виде (3.6). Отдельно запишем выражение для потенциальных сил через потенциальную энергию, а через Qi будет обозначать только непотенциальные силы:
.
Введем в рассмотрение полную энергию E, равную сумме кинетической и потенциальной энергий
,
и вычислим полную производную по времени dE/dt от этой величины. Для этого вначале найдем производную по времени от кинетической энергии как сложной функции времени, обобщенных координат и обобщенных скоростей:
.
Далее используем тождество (взяв производную по частям)
и подставим последний член в этом выражении вместо первого слагаемого в предыдущей формуле, получим
.
Применим к первому слагаемому формулу (2.14) для разложения кинетической энергии на однородные функции второй, первой и нулевой степени, а также формулу Эйлера для однородных функций. Выражение под знаком суммы во втором слагаемом совпадает с левой частью уравнений Лагранжа с обратным знаком. Заменим его правой частью уравнений Лагранжа.
Сделаем небольшое отступление, чтобы напомнить некоторые понятия из теории функций многих переменных. Функция n переменных называется однородной степени m, если для любого действительного положительного числа λ имеет место формула
.
Обычно эти функции имеют вид
.
Формула Эйлера для однородной функции m-й степени f(x1,...,xn) записывается следующим образом:
.
Справедливость этой формулы можно проверить непосредственным дифференцированием.
А значит, для составляющих кинетической энергии T2 и T1 находим
,
.
Воспользовавшись этими заменами, получим выражение
.
Далее воспользуемся тождеством 2T=2T2+2T1+2T0,
значит
2T=2T2+2T1+2T0,
.
В итоге для производной от кинетической энергии имеем
.
Поскольку потенциальная энергия не зависит от обобщенных скоростей, для её производной имеем простое выражение
.
Окончательно получим для полной энергии
. (3.7)
Эта формула и выражает теорему об изменении полной энергии при движении произвольной голономной системы. Рассмотрим теперь частные случаи.