什么是剛體？什么是質(zhì)點(diǎn),？

曉昀

什么是質(zhì)點(diǎn),？

質(zhì)點(diǎn)是有一定質(zhì)量的一個點(diǎn),。比如，物體的總的質(zhì)量是m,，在物理上把它簡化成一個點(diǎn),。一個圓球,，大家知道圓球可大可小,。根據(jù)研究問題的尺度的不同而設(shè)定。如果只研究這個圓球在空中的一個軌跡的話,，可以把它簡化成一個所謂的質(zhì)點(diǎn)模型,。物體沿著一個拋物線來運(yùn)動，在看它的運(yùn)動軌跡的時候,，沒有必要把這個物體放得很大,，只需知道它的質(zhì)量。所以,，把它簡化成一個質(zhì)點(diǎn),，同時知道在這個點(diǎn)上的作用力，那這個模型就可以做得很簡單,。

質(zhì)點(diǎn)模型在靜力學(xué)和理論力學(xué)研究的問題中,，特別是運(yùn)動學(xué)，是最常用的一個模型,。

什么是剛體,？

剛體是想象中一個不可變形的物體，為什么說是剛體呢,？

“剛”的意思就是不能變形,。所研究的對象不考慮它的變形，稱為剛體,。如果考慮變形,，該研究對象就稱為變形體，也就是材料力學(xué)里面所要研究的內(nèi)容,。

那么,，剛體有什么作用？

我們所研究的很多對象都可以簡化成一種剛體的模型,，而這個剛體的模型,，它有一個重要的特質(zhì)？如下所示：

一個粉筆盒從這個位置挪到另一位置,，如果單純是挪動,，可以把它看成一個質(zhì)點(diǎn)來運(yùn)動。如果要考慮在這個運(yùn)動過程中,，它是翻轉(zhuǎn)過來的,，除了它本身的質(zhì)心沿著一個軌跡挪動之外,，到了另一位置以后，它原來是開口朝上,，到另一端后開口朝另一個方向（如下圖是朝右）,。在這個過程中，它本身還有一些轉(zhuǎn)動,。所以,，這個剛體的模型是用來描述我們所給的這個物體，除了它本身質(zhì)心的運(yùn)動之外,，還有一個非常重要的就是它本身的一個轉(zhuǎn)動,。

因此，轉(zhuǎn)動這個概念對剛體來說也是非常重要的特質(zhì),。

那么,，怎么描述剛體不可變形或者轉(zhuǎn)動呢？

實際上,，剛體從一端轉(zhuǎn)動到另一端,，從直觀上看，可以看到它的轉(zhuǎn)動,，從力學(xué)的語言或者數(shù)學(xué)語言怎么描述轉(zhuǎn)動呢,？

在剛體內(nèi)找若干個任意兩點(diǎn)連成的線段，這些線段經(jīng)過一定的變化后,，它們將變化到相應(yīng)的位置,。剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離，在整個變化或者運(yùn)動以后,，距離保持不變,。

所以，原來剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離是多少,，變化后距離還是多少,。這是一個比較重要的概念，這就是剛體本身怎么來描述它是不變形的,。就是用剛體內(nèi)部若干個小的線段,，而這個線段由你來定義。剛體從原來狀態(tài)變到另一狀態(tài)以后,， 它原來的線段（即任意兩點(diǎn)之間的距離）都沒有變化,。

實際上，就是剛體沒有變形,。

      質(zhì)點(diǎn)：當(dāng)物體的線度和形狀在所研究的問題中的作用可以忽略不計時,，我們可以將物體抽象為一個具有質(zhì)量、占有位置,，但無形狀,、大小的“點(diǎn)”,，稱為質(zhì)點(diǎn)。

• 質(zhì)點(diǎn)系：許多質(zhì)點(diǎn)的集合稱為質(zhì)點(diǎn)系,。在所討論的實際問題中,，當(dāng)一個質(zhì)量連續(xù)分布的物體不能視為質(zhì)點(diǎn)時，可以將它劃為許多微小部分,，認(rèn)為每一微小部分中粒子的運(yùn)動情況完全相同,，從而可以將每一微小部分簡化為一個質(zhì)點(diǎn)，而整個物體可視為許多質(zhì)點(diǎn)的集合,，所以,，質(zhì)量連續(xù)分布的物體也可以視為質(zhì)點(diǎn)系,。
  
  

• 剛體：如果在所研究的問題中不能不考慮物體的形狀大小,，但是物體形狀、大小的變化可以忽略不計,，這樣的物體稱為剛體,。剛體實際上就是其中任意兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離保持不變的質(zhì)點(diǎn)系。
  
  

質(zhì)點(diǎn),、質(zhì)點(diǎn)系,、剛體都是力學(xué)中常用的理想模型。對同一研究對象,，當(dāng)所研究問題的條件不同時,，可以選用不同模型進(jìn)行描述。

一般在以下情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)：

• 剛體做平動時,，內(nèi)部各點(diǎn)具有相似的軌道,、相同的速度和加速度，它們的運(yùn)動情況相同,，只需研究其中一點(diǎn)的運(yùn)動情況,，故將平動物體簡化為質(zhì)點(diǎn)。
  
• 物體的幾何尺寸在所討論的問題中比物體運(yùn)動的范圍小許多,，其形狀和大小可以忽略時,，可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。
• 如果所研究的物體不能看作一個質(zhì)點(diǎn)處理,，那么,，可以把物體看成由許多微小部分所組成，每一微小部分內(nèi)部各點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)接近于相同,，可把它看作質(zhì)點(diǎn) （或質(zhì)量元）,，由質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)量元組成的物體，又稱為質(zhì)點(diǎn)系,。
  
  

質(zhì)點(diǎn)的概念在大至宏觀宇宙天體,，小至微觀粒子領(lǐng)域中應(yīng)用,，都是很成功的。

質(zhì)點(diǎn),，失去了大小和形狀,，卻還擁有它唯一的質(zhì)量；剛體,，如同永恒愛你的心

永不會變形,。

hxt610

為你點(diǎn)贊,！雖然是最基礎(chǔ)的知識,，卻是一切運(yùn)動學(xué)、力學(xué)的根本,。

南京三科智控

受教了,，感謝

move3309

好帖！
沒有基礎(chǔ)概念或者基礎(chǔ)概念含糊,，解決實際問題也是一團(tuán)漿糊,。

zhaijunwang

受教了

遠(yuǎn)祥

學(xué)習(xí)了，感謝樓主分享

的確良

不錯�,�,！感謝樓主科普