Definición de energía cinética

En clase tuvimos eso T = 1 2 T i j v i v j donde usamos la convención de suma de Einstein. Hasta ahora solo discutimos ejemplos donde la energía cinética dependía del cuadrado de una coordenada y nuestro maestro nos aseguró que este es el caso en la mayoría de los ejemplos. Ahora me preguntaba si alguien conoce un ejemplo en el que la energía cinética depende en UN término de diferentes v i , v j ?

¿Podría decir más sobre el contexto? Por ejemplo, ¿se supone que las v son velocidades lineales, o un ejemplo con velocidades angulares encajaría con lo que está preguntando? ¿Qué hay de las coordenadas curvilíneas?
Comentarios a la pregunta (v1): (i) No hay pérdida de generalidad al suponer que la matriz T i j es simétrico (ii) Siempre es posible diagonalizar una matriz simétrica real T i j = ( O t D O ) i j D i j por una transformación ortogonal O .

Respuestas (1)

La energía cinética rotacional de un objeto rígido está dada por T = 1 2 i   j T i   j ω i ω j , donde en este caso T i   j = I i   j es el tensor de inercia y el ω i son las componentes del vector de velocidad angular del objeto rígido. Y como señaló Qmechanic en su comentario, dado que este I i   j es simétrico, siempre se puede diagonalizar mediante un cambio ortogonal de coordenadas al eje principal. Pero si uno no usa tales coordenadas, en general tendrá términos cruzados ("UN término en diferentes v i , v j ").


Como otra posibilidad, supón que por alguna razón quieres trabajar con coordenadas q 1 y q 2 definido por

{ q 1 = X + y q 2 = y

de modo que

{ X = q 1 q 2 y = q 2

y

{ v X = v 1 v 2 v y = v 2

lo que da

T = 1 2 ( v X 2 + v y 2 ) = 1 2 ( ( v 1 v 2 ) 2 + v 2 2 ) = 1 2 ( v 1 2 2 v 1 v 2 + 2 v 2 2 ) = 1 2 i   j T i   j v i v j

con T 1   1 = 1 , T 1   2 = T 2   1 = 1 , y T 2   2 = 2 .