Travail virtuel

Le principe du travail virtuel stipule que si un corps est en équilibre statique et dynamique, alors la somme de tous les travaux virtuels réalisés par toutes les forces externes et les moments de couple pour tout déplacement virtuel donné doit être nulle.

En équilibre statique, un corps peut subir un mouvement imaginaire ou virtuel, tel qu'un déplacement ou une rotation. Le travail virtuel réalisé par une force est égal au produit scalaire de la force et du déplacement virtuel dans la direction de la force. Lorsqu'il s'agit de faire virtuellement tourner un moment de couple, le même principe s'applique. Le travail de rotation virtuel est déterminé en multipliant le moment de couple par sa rotation virtuelle respective.

Pour illustrer ce concept à l'aide d'un exemple, supposons qu'il y ait une balle posée sur le dessus d'une surface plate. Le diagramme de son corps entier révélera que lorsqu'il y a un déplacement virtuel vers le bas, le poids effectuera un travail virtuel positif, tandis que la force normale effectuera un travail virtuel négatif. Pour atteindre l'équilibre, la somme de toutes ces forces doit être nulle, et donc une équation représentant cette condition peut être formulée en conséquence.

Le concept de travail virtuel est utilisé pour résoudre des problèmes liés aux particules et aux corps rigides. Lorsqu'il s'agit de corps rigides soumis à des forces coplanaires, trois équations distinctes sont nécessaires, car elles sont liées à différents types de déplacements – translation dans les directions x et y et rotations autour d'un axe perpendiculaire au plan x–y.

En conclusion, le travail virtuel est un concept fondamental en mécanique qui permet aux ingénieurs et aux scientifiques de prédire le comportement des structures et des machines sans les tester physiquement. C'est un outil puissant qui peut être utilisé pour analyser le comportement de systèmes statiques et dynamiques, et il a des applications variées en ingénierie et en science.