虚功
某一系统发生与其约束相适应的任意假想位移时,力对这一系统所作的功
在一个物理系统里,力作用于物体,导致虚位移,所作的功称为虚功。在这篇文章里,位移是指平移或旋转;而力是指力量或力矩。每一个虚物理量既是自变量,又是任意设定的。任意性是一个很重要的特性,在数学方程式里,能够导引出许多重要的结论。例如,以下一个矩阵方程式, 是向量, 是方阵:,如果, 是个任意向量,则 。这样,我们可以将任意项目从方程式中除去,得到很有用的结果。
粒子在t时刻发生虚位移rr δ 的过程中,所受的力就是在t时刻的力。这是与实位移相区别的另一特点。因此,把在t时刻作用于粒子上的力Fr在任一虚位移rr δ 中所做的功rr W=F•rr δ 叫做虚功。这里,两个矢量之间的圆点表示两个矢量的点乘运算。
虚位移的概念蕴含着发展经典力学理论形式的基本思想,而虚功和虚位移的概念是同步发展的。它们萌芽于古希腊Aristotle 学派杠杆平衡的问题中。从它们的萌芽到它们在1788 年Langrange 巨著中的最终形成经历了近两千年的历史。