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(gè)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(gè)點(diǎn),。一個(gè)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(gè)圓球在空中的一個(gè)軌跡的話，可以把它簡化成一個(gè)所謂的質(zhì)點(diǎn)模型,。物體沿著一個(gè)拋物線來運(yùn)動(dòng),，在看它的運(yùn)動(dòng)軌跡的時(shí)候，沒有必要把這個(gè)物體放得很大,，只需知道它的質(zhì)量,。所以，把它簡化成一個(gè)質(zhì)點(diǎn),，同時(shí)知道在這個(gè)點(diǎn)上的作用力,，那這個(gè)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(dòng)學(xué),，是最常用的一個(gè)模型。

什么是剛體,？

剛體是想象中一個(gè)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(gè)剛體的模型,，它有一個(gè)重要的特質(zhì),？如下所示：

一個(gè)粉筆盒從這個(gè)位置挪到另一位置,，如果單純是挪動(dòng)，可以把它看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來運(yùn)動(dòng),。如果要考慮在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,，它是翻轉(zhuǎn)過來的，除了它本身的質(zhì)心沿著一個(gè)軌跡挪動(dòng)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(gè)方向（如下圖是朝右）,。在這個(gè)過程中,，它本身還有一些轉(zhuǎn)動(dòng)。所以,，這個(gè)剛體的模型是用來描述我們所給的這個(gè)物體,，除了它本身質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)之外，還有一個(gè)非常重要的就是它本身的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng),。

因此,，轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)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(dòng)呢,？

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

在剛體內(nèi)找若干個(gè)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(gè)變化或者運(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)小的線段,，而這個(gè)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(shí)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(jì)時(shí)，我們可以將物體抽象為一個(gè)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(shí)際問題中,，當(dāng)一個(gè)質(zhì)量連續(xù)分布的物體不能視為質(zhì)點(diǎn)時(shí),，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(dòng)情況完全相同,，從而可以將每一微小部分簡化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn),，而整個(gè)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(jì),，這樣的物體稱為剛體,。剛體實(shí)際上就是其中任意兩個(gè)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(shí),，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(dòng)時(shí)，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(dòng)情況相同，只需研究其中一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況,，故將平動(dòng)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(dòng)的范圍小許多，其形狀和大小可以忽略時(shí),，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(gè)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(dòng)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(huì)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(dòng)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(shí)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(cuò)啊,！感謝樓主科普