在給定暫態,質點系中各質點所作的為約束所允許的、假想的無限小位移,以δri(i=1,2, … ,N)表示,其中N為質點的個數,δ為變分符號。

  虛位移表示在約束情況下質點系可能有的微小運動,亦即表示約束的局部性質或微微變性質。虛位移δr與實位移dr不同,實位移是真實發生的,除必須滿足約束條件外,還取決於主動力的作用;而虛位移隻滿足約束條件,與主動力無關。在虛位移的定義中強調滿足給定瞬時的約束。因此,對非定常約束,虛位移應滿足“凍結”在給定瞬時的約束。如質點受到固定曲面f(x,y,z)=0的約束,則質點M的虛位移δr位於曲面在M點的切面上,有無窮多的可能(圖a);而實位移dr隻是其中的一個。如果曲面還在運動,可表示為f(x,y,z,t)=0,即為非定常約束情況,則在瞬時t,質點M的虛位移仍位於t瞬時約束曲面的切面上,而實位移的末端位於f(x,y,z,tdt)=0的曲面上,實位移不再是虛位移中間的一個(圖b)。

虛位移與實位移

  求虛位移有兩種方法。幾何法:用運動學中速度分析的方法確定質點系中各質點虛位移的關系。解析法:對約束方程進行變分。在用虛功原理解靜力學問題或用動力學普遍方程解動力學問題時,都需要首先分析虛位移。