拉格朗日力學
達朗貝爾原理
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一個對牛頓第二定律的深刻重述,它悄悄地把約束力從畫面中移除。核心想法是把 -m a 這一項看成一個慣性力,於是在每個瞬間,外加力加上這個慣性力恰好平衡。這樣一來,在允許的(虛)位移下不做功的約束力,就完全消失了。
其陳述是:對所有質點求和,sum (F_i - m_i a_i) dot delta r_i = 0,對每一個與(不做功之)約束相容的虛位移 delta r_i 都成立。因為理想約束力垂直於允許的運動,它們對這個和毫無貢獻。把這件事改寫成廣義座標,恰恰就產生尤拉-拉格朗日方程,所以達朗貝爾原理正是把你從牛頓帶到拉格朗日的橋梁。
它才是有約束系統之拉格朗日力學真正的邏輯基礎,也是非完整系統的正確起點——在那裡盲目變分作用量會給出錯誤答案。虛位移 delta r 是一個想像的、在「時間凍結的某一瞬間」與約束相容的瞬時位移;它不是在時間區間 dt 內真正發生的位移。
把加速度設為零就回到靜力學的虛功原理:在平衡時,僅有的外加力在虛位移下做的淨虛功為零。
靜力學就是 a = 0 的特例。
它假設約束力在虛位移下不做功(理想約束);滑動摩擦力違反這一點,必須以外加廣義力的身分重新引入。
又稱
另見