靜力學(xué)知識(shí)：質(zhì)點(diǎn)剛體傻傻分不清楚，兩者區(qū)別和聯(lián)系
靜力學(xué)知識(shí)：質(zhì)點(diǎn)剛體傻傻分不清楚。今天，給大家?guī)?lái)的是馬宏偉校長(zhǎng)的質(zhì)點(diǎn)&剛體課堂。質(zhì)點(diǎn)和剛體之間，到底怎樣區(qū)別?質(zhì)點(diǎn)到底是怎么樣的?剛體又是一個(gè)什么東西?大家來(lái)一睹為快吧。
什么叫做質(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(jiǎn)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(wèn)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(jiǎn)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(lái)運(yùn)動(dòng)，在看它的運(yùn)動(dòng)軌跡的時(shí)候，沒(méi)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(jiǎn)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(jiǎn)單。
質(zhì)點(diǎn)模型在靜力學(xué)和理論力學(xué)研究的問(wèn)題中，特別是運(yùn)動(dòng)學(xué)，是最常用的一個(gè)模型。
什么叫做剛體？
剛體是想象中一個(gè)不可變形的物體，為什么說(shuō)是剛體呢?
“剛”的意思就是不能變形。所研究的對(duì)象不考慮它的變形，稱為剛體。如果考慮變形，該研究對(duì)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(duì)象都可以簡(jiǎn)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(lái)運(yùn)動(dòng)。如果要考慮在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它是翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(duì)剛體來(lái)說(shuō)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(yǔ)言或者數(shù)學(xué)語(yǔ)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)定義。剛體從原來(lái)狀態(tài)變到另一狀態(tài)以后， 它原來(lái)的線段(即任意兩點(diǎn)之間的距離)都沒(méi)有變化。
實(shí)際上，就是剛體沒(méi)有變形。
質(zhì)點(diǎn)： 當(dāng)物體的線度和形狀在所研究的問(wèn)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(wú)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(wèn)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(jiǎn)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(wèn)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(duì)同一研究對(duì)象，當(dāng)所研究問(wèn)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(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。
物體的幾何尺寸在所討論的問(wèn)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(ài)你的心
永不會(huì)變形。
參考文獻(xiàn)：
敬仕超，陳希明— —物理學(xué)導(dǎo)論 第4版 P21
王莉，徐行可— —大學(xué)物理(上冊(cè)) 第2版 P49
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的知識(shí)技巧了，學(xué)習(xí)以上的靜力學(xué)知識(shí)：質(zhì)點(diǎn)剛體傻傻分不清楚，兩者區(qū)別和聯(lián)系知識(shí)，對(duì)于質(zhì)點(diǎn)的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)機(jī)械制造所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問(wèn)題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會(huì)有專業(yè)的人士來(lái)為您解答。
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