Một bậc tự do.
Hai bậc tự do.
Lực hạn chế C và chuyển vị ảo δ r cho một hạt có khối lượng m giới hạn trong một đường cong. Lực lượng không ràng buộc kết quả là N . Các thành phần của chuyển vị ảo có liên quan bởi một phương trình ràng buộc.
Trong cơ học phân tích, một nhánh của toán học ứng dụng và vật lý, một dịch chuyển ảo δ r i "là một sự thay đổi vô hạn giả định của tọa độ hệ thống xảy ra trong khi thời gian được giữ cố định. Nó được gọi là ảo thay vì thực vì không có sự dịch chuyển thực tế nào có thể xảy ra mà không có thời gian trôi qua. "[1]: 263 là những chuyển vị không gian riêng – thời gian được cố định trong khi chúng xảy ra. Khi tính toán các chênh lệch ảo của các đại lượng là các hàm của tọa độ không gian và thời gian, không xem xét sự phụ thuộc vào thời gian (chính thức tương đương với việc nói t = 0).
Trong thuật ngữ hiện đại, dịch chuyển ảo là một vectơ tiếp tuyến với đa tạp biểu thị các ràng buộc tại một thời điểm cố định. Không giống như sự dịch chuyển thông thường phát sinh từ sự khác biệt theo tham số thời gian t dọc theo đường chuyển động (do đó chỉ theo hướng chuyển động), chuyển vị ảo phát sinh từ sự khác biệt đối với tham số liệt kê các đường dẫn của chuyển động thay đổi theo cách phù hợp với các ràng buộc (do đó chỉ vào một thời điểm cố định theo hướng tiếp tuyến với đa tạp ràng buộc). Biểu tượng theo truyền thống được sử dụng để biểu thị đạo hàm tương ứng
So sánh giữa các chuyển vị ảo và thực tế [ chỉnh sửa ]
Tại đây chúng tôi xem xét tổng vi phân của bất kỳ tập hợp vectơ vị trí hệ thống nào, r i đó là các hàm của các biến khác
và thời gian t . Các vectơ vị trí này là "trên vỏ" có nghĩa là chúng thỏa mãn các phương trình Euler-Lagrange và giải quyết các quỹ đạo tiến hóa thực sự của hệ thống. Nói cách khác, các vectơ này di chuyển theo các lực ràng buộc và lực thực tế của hệ thống tại mọi thời điểm. Sự dịch chuyển thực tế là sự khác biệt của giải pháp trên vỏ:
Bây giờ, hãy tưởng tượng nếu chúng ta có một đường dẫn tùy ý qua không gian cấu hình / đa tạp. Điều này có nghĩa là nó phải đáp ứng các ràng buộc của hệ thống chứ không phải các lực lượng được áp dụng thực tế. Chúng ta có thể coi đó là vi sai ngoài vỏ:
Phương trình này được sử dụng trong Cơ học Lagrangian để liên kết tọa độ tổng quát, q j cho công việc ảo, δW và các lực tổng quát , Q j .
Trong ví dụ hai bậc tự do ở bên phải, sự dịch chuyển thực tế là quỹ đạo thực sự của hạt di chuyển trên bề mặt hai chiều. Sự dịch chuyển ảo là bất kỳ vectơ tiếp tuyến nào trên bề mặt.
Công việc ảo [ chỉnh sửa ]
Trong cơ học phân tích, khái niệm về sự dịch chuyển ảo, liên quan đến khái niệm công việc ảo, chỉ có ý nghĩa khi thảo luận về một hệ thống vật lý bị ràng buộc chuyển động của nó. [ cần trích dẫn ] Một trường hợp đặc biệt của sự dịch chuyển vô hạn (thường được ký hiệu là d r ), một sự dịch chuyển ảo (ký hiệu δ r ) đề cập đến một sự thay đổi vô hạn trong tọa độ vị trí của một hệ thống sao cho các ràng buộc vẫn được thỏa mãn. [ cần trích dẫn ]
Ví dụ, nếu một hạt bị ràng buộc di chuyển trên một cái vòng, vị trí của nó có thể được biểu thị bằng tọa độ vị trí cho biết góc của hạt được đặt. Nói rằng hạt ở trên cùng. Di chuyển hạt thẳng lên từ độ cao của nó z đến chiều cao z + dz sẽ đại diện cho một sự dịch chuyển vô hạn có thể, nhưng sẽ vi phạm ràng buộc. Sự dịch chuyển ảo duy nhất có thể là sự dịch chuyển từ vị trí của hạt, sang vị trí mới θ + δθ (trong đó δθ tích cực hoặc tiêu cực).
Xem thêm [ chỉnh sửa ]
Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]
- ^ Torby, Bruce (1984). "Phương pháp năng lượng". Động lực học nâng cao dành cho kỹ sư . Dòng HRW trong Kỹ thuật cơ khí. Hợp chủng quốc Hoa Kỳ: CBS College Publishing. Sđt 0-03-063366-4.