Кинетическая энергия системы.
Кинетической энергией системы называется скалярная величина Т, равная арифметической сумме кинетических энергий всех точек системы
Кинетическая энергия является характеристикой и поступательного и вращательного движения системы, поэтому теоремой об изменении кинетической энергии особенно часто пользуются при решении задач.
Если система состоит из нескольких тел, то ее кинетическая энергия равна, очевидно, сумме кинетических энергий этих тел:
Кинетическая энергия – скалярная и всегда положительная величина.
Найдем формулы для вычисления кинетической энергии тела в разных случаях движения.
1. Поступательное движение. В этом случае все точки тела движутся с одинаковыми скоростями, равными скорости движения центра масс. То есть, для любой точки Vi=VC
или
Таким образом, кинетическая энергия тела при поступательном движении равна половине произведения массы тела на квадрат скорости центра масс. От направления движения значение Т не зависит.
2. Вращательное движение. Если тело вращается вокруг какой-нибудь оси Оz (см. рис.1), то скорость любой его точки 
где 
- расстояние точки от оси вращения, а 
- угловая скорость тела. Подставляя это значение и вынося общие множители за скобку, получим:
Величина, стоящая в скобке, представляет собою момент инерции тела относительно оси z. Таким образом, окончательно найдем:
т.е. кинетическая энергия тела при вращательном движении равна половине произведения момента инерции тела относительно оси вращения на квадрат его угловой скорости. От направления вращения значение Т не зависит.
Рис.1
При вращении тела вокруг неподвижной точки кинетическая энергия определяется как (рис.2)
или, окончательно,
где 
– моменты инерции тела относительно главных осей инерции x1, y1, z1 в неподвижной точке О; 
– проекции вектора мгновенной угловой скорости 
на эти оси.
Рис.2
3. Плоскопараллельное движение. При этом движении скорости всех точек тела в каждый момент времени распределены так, как если бы тело вращалось вокруг оси, перпендикулярной к плоскости движения и проходящей через мгновенный центр скоростей Р (рис.1). Следовательно
где 
- момент инерции тела относительно названной выше оси, 
- угловая скорость тела. Величина в формуле будет переменной, так как положение центра Р при движении тела все время меняется. Введем вместо постоянный момент инерции
, относительно оси, проходящей через центр масс С тела. По теореме Гюйгенса-Штейнера 
, где d=PC. Подставим это выражение для
. Учитывая, что точка Р - мгновенный центр скоростей, и, следовательно, 
, где 
- скорость центра масс С, окончательно найдем:
Следовательно, при плоскопараллельном движении кинетическая энергия тела равна энергии поступательного движения со скоростью центра масс, сложенной с кинетической энергией вращательного движения вокруг центра масс.
4) Для самого общего случая движения материальной системы кинетическую энергию помогает вычислить теорема Кенига.
Рассмотрим движение материальной системы как сумму двух движений (рис.3). Переносного – поступательного движения вместе с центром масс С и относительного – движения относительно поступательно движущихся вместе с центром масс осей x1, y1, z1. Тогда скорость точек 
. Но переносное движение – поступательное. Поэтому переносные скорости всех точек равны, равны 
. Значит, 
и кинетическая энергия будет
Рис.3
По определению центра масс его радиус-вектор в подвижной системе 
(центр масс находится в начале координат), значит, и 
. Производная по времени от этой суммы также равна нулю:
Поэтому, окончательно, кинетическая энергия системы
Кинетическая энергия материальной системы равна сумме кинетической энергии при поступательном движении вместе с центром масс и кинетической энергии ее при движении относительно координатных осей, поступательно движущихся вместе с центром масс.
В общем случае движения тела, которое можно рассматривать как сумму двух движений (переносного – поступательного вместе с центром масс С и относительного – вращения вокруг точки С), по теореме Кенига (1) получим
где Ix, Iy, Iz – главные центральные оси инерции тела.
