牛顿受力分析。

    他把系统拆开。

    部件A是迎风杆。

    受到风力，底座摩擦力，自重和尼龙绳拉力。

    部件B是尼龙绳。

    两端拉力，可能松弛，可能绷紧。

    部件C是杠杆。

    受到绳子拉力，水桶重力，支点支持力，摩擦力。

    部件D水桶。

    重力，绳子拉力，岩壁可能碰撞，水的晃动。

    江临咬着笔头，在每个部件上画出长长短短的受力箭头。

    没画几下，他的眉头就皱成了一个川字。

    “太乱了。”

    他盯着那根尼龙绳。

    绳子是软约束，这意味着它只能提供拉力，不能提供压力。

    当风力变小，迎风杆回弹的时候，绳子会瞬间失去张力，杠杆就会砸下来。

    等下一阵风再把防雨布吹满，绳子又会突然绷紧，产生冲击。

    这种时紧时松的东西，最麻烦。

    然后是支点。

    杠杆不是用轴承装在金属架上的。

    它只是架在两块巨石之间，靠凹槽和限位块勉强定位。

    支点会摩擦，会磨损，会因为震动发生微小偏移。

    支点一偏，力臂就变。

    力臂一变，刚才所有方程都要跟着变。

    再看风力。

    风不是常量，大小随时间变，方向也在变。

    防雨布的受力面积还会随布面型状改变。

    这不是一个静态问题。

    而是一个带有非稳定外力，连接，冲击和摩擦的动态系统。

    江临硬着头皮继续写。

    迎风杆绕底部支点转动，需要力矩方程。

    杠杆绕石支点转动，也需要力矩方程。

    水桶上下运动，需要平动方程。

    绳子约束长度要写。

    如果绳子松弛，约束又暂时失效。

    绳张力要写成T(t)。

    支点反力有两个方向，摩擦力还要判断方向。

    没过二十分钟，墨水屏上已经堆满了三角函数，下标，未知约束力和耦合方程。

    江临盯着这一团东西，整个人愣在那里。

    他列出的方程太多。

    绳子的瞬时张力，石块支点的支持力，支点摩擦，迎风杆底座挤压力。

    杠杆和限位块之间的冲击力，水桶碰岩壁时的瞬时反作用力。

    这些东西，在物理学里有一个共同的名字。

    约束力。

    它们当然真实存在。

    但江临并不关心它们每一秒的精确数值。

    他关心的是这套设备能不能把水提上来，升程够不够，会不会散架，哪个参数最该改？

    可牛顿方程逼着他去追查每一个细节。

    要求他把系统切得七零八落，然后追问每一个零件之间到底怎么互相推搡。

    这就象想管理几万人的大工厂，却非要去查每个流水线工人喘了几口气。

    “老牛啊老牛！”

    江临往后靠到石壁上，闭了闭眼。

    他没有骂牛顿，因为牛顿定律并没有错。

    经典范围内，那三条定律仍然牢固得象废土上的岩层。

    真正的问题是这种语言太底层。

    拿它去解复杂的约束系统，就象拿机器码写作业系统，能写，但人会死。

    江临睁开眼，重新坐直。

    打开计算机，点开理论力学文档夹。

    他先前翻过这个文档夹，但只粗略看过目录。

    在很多物理系培养体系里，理论力学是专业课的第一道门坎，开始用另一种语言重新表述整个经典世界。

    不象普通物理那样亲切，也不象高数那样只是工具。

    理论力学前面是运动学、动力学、刚体运动。

    他往下拖，停在下半册。

    【分析力学】

    第一章开头，没有小方块，没有斜面，没有满屏受力箭头。

    只有一段安静的陈述。

    在牛顿力学中，我们通常以力为内核描述运动。

    但对含有复杂约束的多体系统，显式求出所有约束力往往既困难，也不必要。

    分析力学提供了一种更高层的描述方式：选择合适的广义坐标，从系统的动能、势能和虚功出发，得到运动方程。

    江临的目光停在不必要三个字上。

    我刚才追着那些绳张力，支点反力，摩擦力折腾了半天，你告诉我不必要？

    他继续往下看。

    很多约束力，在理想约束下，对允许的虚位移不做功。