白話虛功原理

逍遙處士

      鄙人逍遙處士,，初來(lái)貴寶地，今試為大家白話一番虛功原理，博方家一笑，敬請(qǐng)拍磚,，多謝！
. i( l2 f- Q) }; u: L) V      首先說(shuō)兩句斷語(yǔ),，一是虛功原理其實(shí)就是能量守恒原理,，二是靜力學(xué)是不存在的，它不過(guò)是虛功原理的簡(jiǎn)化形式而已,，這兩句斷語(yǔ)你琢磨下去就能明白,，這里不深究。接著說(shuō)剛體,，什么是剛體,？剛體是個(gè)假設(shè)的說(shuō)法，就是既無(wú)變形,，也不吸收和儲(chǔ)存外力能的物體,。不吸收和儲(chǔ)存外力能,，是樓主的說(shuō)法,，書(shū)上沒(méi)這么說(shuō),。有人說(shuō)書(shū)上沒(méi)說(shuō)，你怎么就敢說(shuō),？道理很簡(jiǎn)單,，書(shū)上說(shuō)剛體無(wú)變形，又說(shuō)材料是因?yàn)樽冃尾艃?chǔ)存的能量,，叫變形能,。你把兩句話聯(lián)一起看，不就得出剛體不儲(chǔ)存能量的結(jié)論了嘛,。你若把這種將兩句話聯(lián)起來(lái)看的方法,，用在學(xué)習(xí)其它一切知識(shí)上，包管你學(xué)啥啥成,，舉一反三,，左右逢源，頭頭是道,，觸類旁通,，披荊斬棘，所向披靡,，以此制敵,，無(wú)敵不摧，以此圖功,，無(wú)功不克……說(shuō)這個(gè)虛位移,，虛位移就是剛性質(zhì)點(diǎn)或者剛體的小位移，它其實(shí)是數(shù)學(xué)上的無(wú)窮小位移,，也可叫ε位移,，或δ位移，或者從物理上叫原子位移,。力學(xué)家怕數(shù)學(xué)名詞太專業(yè),，人們不懂，就改名叫虛位移,，這一來(lái)反而弄巧成拙,，什么虛虛實(shí)實(shí)的，人們聽(tīng)起來(lái)更糊涂,，還不如直接就用數(shù)學(xué)名詞,，這樣矛盾就集中在一處，大家就好對(duì)著數(shù)學(xué)名詞使勁攻打就行了,。同一個(gè)數(shù)學(xué)名詞,，每個(gè)學(xué)科都給它取個(gè)不同的名稱,，弄的人們還以為有好多個(gè)名詞，理解了這個(gè)還要理解那個(gè),，費(fèi)力,，還不如直搗根源的了當(dāng)。但對(duì)初學(xué)力學(xué)的朋友,，直接理解數(shù)學(xué)名詞困難,，對(duì)他們這種起步的情況來(lái)說(shuō)，為了幫助理解,，就叫原子位移,，應(yīng)該比虛位移更確切。那么同理,，虛功也可以叫原子功,。
      原子位移，顧名思義,，就是沒(méi)有比這更小的位移了,，質(zhì)點(diǎn)一動(dòng)，位移最小就是這么多,，不能再小了,，只能是它的整數(shù)倍（說(shuō)到這兒好像有點(diǎn)量子力學(xué)的味道了）。說(shuō)到位移,，就要引入一個(gè)新名詞,，叫“運(yùn)動(dòng)勢(shì)”，這個(gè)是樓主自造的名詞,。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上某個(gè)力的作用點(diǎn),，其運(yùn)動(dòng)勢(shì)是不同的。運(yùn)動(dòng)勢(shì)很好理解,，就是勢(shì)力,，您跟您街上的警察局長(zhǎng)，都是差不多的一個(gè)人,，但勢(shì)力就有天淵之別,，為什么勢(shì)力有天淵之別，因?yàn)槌錾碛刑鞙Y之別,，簡(jiǎn)單說(shuō)就是爹不同,，就這意思。每個(gè)點(diǎn)的原子位移都是不同的,，有些點(diǎn)的原子位移,，像碳原子那么大，有些點(diǎn)像鐵原子的那么大,，就是因?yàn)閯?shì)力不同,，運(yùn)動(dòng)勢(shì)大的原子大,，勢(shì)小的原子小，簡(jiǎn)單吧,。至于那些點(diǎn)的原子位移到底是多少,，我們并不關(guān)心，我們關(guān)心的是它們之間的“比例”,。

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      舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,，一個(gè)圓盤(pán)如圖,，在半徑100處的一點(diǎn),，和在半徑200處的一點(diǎn)，前者的運(yùn)動(dòng)勢(shì)小,，后者的運(yùn)動(dòng)勢(shì)大（離圓心越遠(yuǎn)爹越牛）,，前者的原子位移小，后者的原子位移大,，在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候,，它們的位移，不管是大位移或者是原子位移這樣的小位移,，位移數(shù)值的比例都是R1*θ : R2*θ = 1 : 2,，對(duì)吧？這個(gè)比例是我們最想知道的,，至于它們到底轉(zhuǎn)了多少角度,，是一萬(wàn)度還是一萬(wàn)分之一度，原子位移是0.1mm還是0.000000000000000001mm,，對(duì)我們來(lái)說(shuō)都無(wú)關(guān)緊要,，只要我們能得到這個(gè)比值就行了。得到比值還不是終極目地,，終極目地是得到作用在這兩個(gè)點(diǎn)上的力,。如果這個(gè)圓盤(pán)圓心被固定，然后在這兩個(gè)點(diǎn)上作用有如圖兩個(gè)力F1和F2的話,，這個(gè)時(shí)候,，有了這個(gè)原子位移的比值，我們就能根據(jù)能量守恒原理,，列出一個(gè)方程式：F1δ1－F2δ2＝0,。大家看看，δ1和δ2的比值我們已經(jīng)知道了,，那么F1和F2的比值是不是就出來(lái)了,？它倆之間的關(guān)系是不是就出來(lái)了？那么知道任何一個(gè)力的數(shù)值,，另外一個(gè)的數(shù)值是不是就出來(lái)了,？
      分析到這里,，有聰明的朋友就問(wèn)了，說(shuō)這明明就是能量守恒原理嘛,，干嘛取個(gè)虛功原理的名字呢,？原因是這樣的。在我們舉的這個(gè)例子中,，圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)是恒常的,，就是無(wú)論轉(zhuǎn)多少度，那兩個(gè)點(diǎn)的位移之比,，都是一個(gè)常數(shù),，對(duì)這種情況，是用不上虛功原理的,，用粗線條的能量守恒原理就能解決了,。

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      但是對(duì)于這種情況，三角叉這種情況,，在不同的角度下,，兩個(gè)作用點(diǎn)的原子位移之比卻是不同的，在整個(gè)壓下的過(guò)程中,，兩個(gè)力的比值是時(shí)刻在變化的,，跟上面那個(gè)圓盤(pán)例子有根本的不同，這個(gè)時(shí)候,，粗線條的能量守恒原理,，也就是杠桿原理已經(jīng)不能適用了，必須用精細(xì)化的能量守恒原理,，也就是虛功原理來(lái)處理,。其實(shí)虛功原理也沒(méi)有什么神秘的地方，如果我們將粗線條的守恒原理與虛功原理對(duì)比,，可以知道,，如果將兩種情況下力所做的功同樣細(xì)分成多少份的話，二者都是可以細(xì)分的,，不過(guò)在細(xì)分后的比例上,，前者的比例是始終不變的，而后者的比例卻是隨時(shí)變化的,，用函數(shù)語(yǔ)言來(lái)說(shuō),，后者的比例y是角度θ的函數(shù)。其實(shí)前者的比例y也是θ的函數(shù),，雖然它并不隨著θ的變化而變化,，但也是函數(shù)，可以叫做常函數(shù),。為什么可以叫做函數(shù)呢,？因?yàn)楹瘮?shù)的定義是,，對(duì)于每一個(gè)θ，都有一個(gè)唯一的y與其對(duì)應(yīng),，我們看看是不是這樣�,。渴堑�,，對(duì)每一個(gè)θ,，y都有一個(gè)唯一的值跟它對(duì)應(yīng)。所以說(shuō),，它是嚴(yán)格符合函數(shù)定義的（這里請(qǐng)格外注意,，大匠能與人規(guī)矩，不能與人巧,，越是大匠越沉到底,，沉到基礎(chǔ)定義上來(lái)，而不是浮在表面）,！函數(shù)定義里可沒(méi)有要求y必須要變化，它要求的自始至終只有那兩個(gè)字——“唯一”,，一定要唯一,，并且只要唯一就行了，變不變化隨你便,。有人就說(shuō)了,，那太陽(yáng)的位置是不是我汽車位置的函數(shù)啊,？是的,，因?yàn)樵诿恳豢蹋瑢?duì)應(yīng)于你的汽車的位置,，太陽(yáng)的位置都是唯一的,，所以它們是函數(shù)關(guān)系，只是這種函數(shù)關(guān)系看起來(lái)并沒(méi)有多大作用而已,，但也不是絕對(duì),。有人說(shuō)，太陽(yáng)位置是我汽車位置的函數(shù),，那還是我汗毛的函數(shù)呢,，對(duì)應(yīng)我的每根汗毛位置，太陽(yáng)位置都是唯一的,，您扯這些沒(méi)用的虛詞有意義嗎,？是的，太陽(yáng)位置確實(shí)是您每根汗毛的函數(shù),，但其實(shí)它并不是無(wú)意義的,，當(dāng)需要這個(gè)意義的時(shí)候,，它就能發(fā)出威力。比如說(shuō)您是警察,，根據(jù)您的汽車與太陽(yáng)之間的位置關(guān)系,，另外再知道您的汽車跟歹徒汽車之間的位置關(guān)系，可推算出太陽(yáng)跟歹徒汽車的位置關(guān)系,，那么就可推算出歹徒汽車的陰影形態(tài),，以及其它相關(guān)聯(lián)的一切信息等等，進(jìn)而采取行動(dòng),。
5 v7 |( ?3 Q! x5 \6 p# B0 H      話說(shuō)回來(lái),，為什么說(shuō)虛位移是無(wú)窮小位移，或者說(shuō)是ε位移,，或者δ位移呢,？這得從虛位移的比值說(shuō)起。這個(gè)比值,，其實(shí)是當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)的位移,，從大到小取值，每取一個(gè)位移值時(shí),，都產(chǎn)生一個(gè)“比例數(shù)”,，一直到取無(wú)窮小位移值時(shí)，也就是原子位移時(shí),，那個(gè)“比例數(shù)”所趨向的一個(gè)極限,，就是我們真正想得到的數(shù)值，也就是我們的終極目標(biāo)——虛位移之比,！也可以叫無(wú)窮小位移之比,，或者什么ε位移之比，δ位移之比,，原子位移之比啦,，隨你喜歡。當(dāng)我們領(lǐng)會(huì)了名詞的意蘊(yùn)后,，名詞本身就不重要啦,。當(dāng)我們到達(dá)了我們的終極目標(biāo)，也就是虛位移之比的時(shí)候,，我們就能求出作用力之比,，進(jìn)而求出各種力的數(shù)值。萬(wàn)千結(jié)構(gòu),，只要是剛體結(jié)構(gòu),，都可以這么干，代數(shù)表達(dá)式不好使，就用軟件模擬,，逐漸用越來(lái)越小的位移來(lái)逼近我們的終極目標(biāo)——虛位移之比,，誓要求出其極限。

chntod

好,，不明覺(jué)厲，期待更多其他講解

魚(yú)尾獅

呵呵,，不知道實(shí)際有什么用,。。。

xlf63

簡(jiǎn)單明了,，通俗易懂,。

baikenor

樓主學(xué)物理的？

baikenor

奇門(mén)遁甲也學(xué)？{:soso_e113:}

逍遙處士

1 ^% R' R8 C! P3 `( Z6 j

solo0352

像這樣一翻譯,，理解起來(lái)頓時(shí)有趣多了，頂

風(fēng)追云

兄弟又換馬甲了，為何樂(lè)此不疲呢,？{:soso_e100:}

夕陽(yáng)書(shū)生

還沒(méi)有看明白