עבודה וירטואלית

העיקרון של עבודה וירטואלית קובע שאם גוף נמצא בשיווי משקל סטטי ודינמי, אזי הסכום של כל העבודה הוירטואלית שנעשתה על ידי כל הכוחות החיצוניים והמומנטים הזוגיים עבור כל תזוזה וירטואלית נתונה חייב להיות אפס.

בשיווי משקל סטטי, גוף יכול לחוות תנועה דמיונית או וירטואלית, כגון תזוזה או סיבוב. העבודה הווירטואלית שנעשה על ידי כוח שווה למכפלת הנקודה של כוח ותזוזה וירטואלית בכיוון הכוח. כשמדובר בסיבוב כמעט של מומנט, אותו עיקרון חל. העבודה הסיבובית הווירטואלית שנעשתה נקבעת על ידי הכפלת המומנט הזוגי עם הסיבוב הווירטואלי שלו.

כדי להמחיש מושג זה באמצעות דוגמה, נניח שיש כדור יושב על גבי משטח שטוח. ציור דיאגרמת הגוף המלא שלו יגלה שכאשר יש תזוזה וירטואלית כלפי מטה, המשקל יעשה עבודה וירטואלית חיובית, בעוד שהכוח הרגיל יעשה עבודה וירטואלית שלילית. כדי להשיג שיווי משקל, סכום כל הכוחות הללו חייב להיות אפס, ולכן ניתן לנסח משוואה המייצגת מצב זה בהתאם.

המושג של עבודה וירטואלית משמש לפתרון בעיות הקשורות הן לחלקיקים והן לגופים קשיחים. כאשר עוסקים בגופים קשיחים הכפופים לכוחות קו מישוריים, נדרשות שלוש משוואות נפרדות, שכן הן מתייחסות לסוגים שונים של תזוזות—תרגום בכיווני x ו-y וסיבובים סביב ציר מאונך למישור x-y.

לסיכום, עבודה וירטואלית היא מושג בסיסי במכניקה המאפשר למהנדסים ולמדענים לחזות את התנהגותם של מבנים ומכונות מבלי לבדוק אותם פיזית. זהו כלי רב עוצמה שניתן להשתמש בו כדי לנתח את ההתנהגות של מערכות סטטיות ודינמיות, ויש לו יישומים רחבי טווח בהנדסה ובמדע.