1樓：千葉絮語
這幾天正好在複習理論力學，我嘗試回答一下題主的問題。
首先在曲柄連桿這個裝置出現時，我們就認為這個曲柄連桿只能在紙面這個二維空間內做機械運動。這是乙個前提，你可以認為O和A兩個節點使得裝置的兩個桿子都只能在紙面內做旋轉。
其次注意地面。在這個圖中地面也是乙個約束，倘若你認為地面這個約束是乙個雙面約束的話，虛位移的方向就只能沿著這個曲面的切線，也就是沿著水平方向。結合前面說過的前提，我們可以確定出虛位移的方向只有可能為水平向左和水平向右。
以上是你老師的思路，也是解決理論力學問題的一般思路。
而你的思路就在於首先你不認為曲柄連桿這個裝置是個平面裝置，其次你認為地面這個約束是乙個單面約束，也即你認為物體原則上可以在地面之上的任何位置出現。在這種前提下，虛位移才會是除了向下以外的所有方向。
其實你的想法也沒有什麼問題，只不過這樣會把問題搞得比較複雜。在學習理論力學，或者是其他物理專業課的時候，我們除了要學習知識體系和這門課的邏輯思路之外，如何把乙個問題以最簡單的方式呈現在你的面前，同時不損失這個問題的有效資訊的能力也是需要鍛鍊的。拿這個題目打比方，由於重力的存在，這個物體沒有任何的理由會脫離開這個平面向上飛，那在這種前提下，我們當然可以把這個平面，或者說把這個平面連同重力，一起當作乙個雙面約束。
而如果你要把這個平面當成單面約束的話，你就不得不引入重力這一主動力，這會讓問題變得複雜很多，同時你會得出同樣的結論。既然如此，還不如一開始就把這個平面當成乙個雙面約束。
2樓：相簿裡的喵
你說的沒有問題，老師說的也沒有問題，問題在於這個所謂的所有可能位移的範圍是不是固定的。這個題的情況叫做單邊約束，或者叫乙個不等式約束。顯然你的說法是對的，但是虛位移的空間是可以約化的，即在你考慮的全體外力的作用下（例如乙個斜向下的力和重力的合理不能使物體向上運動），位移只可能出現在這個面上，那麼你就可以認為虛位移可以精確到在這個面上取。
這種化簡還有很多，例如這道題也可以推廣成連桿在二維平面上滑動，但是外力只沿某條直線，所以虛位移不需要在平面上取，只需要在直線上取。
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