Определение криволинейного интеграла второго рода

Напомним, что если сила постоянна (по величине и по направлению), а путь прямолинеен, то работа этой силы на заданном пути равна скалярному произведению векторов и : .

Пусть переменная сила действует вдоль кривой , меняясь при этом в каждой точке приложения как по модулю, так и по направлению, т.е. , где , , ― непрерывные вдоль данной кривой функции. При перемещении материальной точки вдоль данной кривой сила совершает некоторую работу .

Чтобы найти эту работуразобьем произвольным образом кривую на частей , длиной . В каждой части выберем произвольным образом точку , лежащую на кривой . Пусть ― единичный вектор касательной к кривой в точке . Тогда вместо участка можно приближенно рассматривать вектор , равный ему по длине и приблизительно по направлению, учитывая направление вдоль кривой.

Следовательно, (если считать силу () постоянной на участке ) элементарная работа силы на участке приближенно равна скалярному произведению:

Вся работа силы на криволинейном пути приближенно выражается формулой

Переходя к пределу при , где ― длина наибольшей из элементарных дуг , получаем точное значение работы

Если данная интегральная сумма имеет предел при , то он называется криволинейным интегралом второго рода от вектор - функции по кривой и обозначается

Таким образом, с механической точки зрения криволинейный интеграл второго рода есть работа переменной силы вдоль некоторой линии перемещения.

Отметим также, что определение криволинейного интеграла второго рода остается в силе и когда кривая замкнутая. В этом случае начальная и конечная точки совпадают. Криволинейный интеграл второго рода по замкнутому контуру обозначается следующим образом:

Отметим два свойства криволинейного интеграла.

Свойство 1. Криволинейный интеграл определяется подынтегральным выражением, формой кривой интегрирования и указанием направления интегрирования. При изменении направления интегрирования криволинейный интеграл меняет знак на противоположный.

Свойство 2. Разобьем кривую интегрирования точкой на части и , тогда