复旦大学物理-力学7刚体
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一、刚体的简单运动知识点总结1.刚体运动的最简单形式为平行移动和绕定轴转动。
2.刚体平行移动。
·刚体内任一直线段在运动过程中,始终与它的最初位置平行,此种运动称为刚体平行移动,或平移。
·刚体作平移时,刚体内各点的轨迹形状完全相同,各点的轨迹可能是直线,也可能是曲线。
·刚体作平移时,在同一瞬时刚体内各点的速度和加速度大小、方向都相同。
3.刚体绕定轴转动。
•刚体运动时,其中有两点保持不动,此运动称为刚体绕定轴转动,或转动。
•刚体的转动方程φ=f(t)表示刚体的位置随时间的变化规律。
•角速度ω表示刚体转动快慢程度和转向,是代数量,。
角速度也可以用矢量表示,。
•角加速度表示角速度对时间的变化率,是代数量,,当α与ω同号时,刚体作匀加速转动;当α与ω异号时,刚体作匀减速转动。
角加速度也可以用矢量表示,。
•绕定轴转动刚体上点的速度、加速度与角速度、角加速度的关系:。
速度、加速度的代数值为。
•传动比。
二.转动定律转动惯量转动定律力矩相同,若转动惯量不同,产生的角加速度不同与牛顿定律比较:转动惯量刚体绕给定轴的转动惯量J 等于刚体中每个质元的质量与该质元到转轴距离的平方的乘积之总和。
定义式质量不连续分布质量连续分布物理意义转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。
它与刚体的形状、质量分布以及转轴的位置有关。
计算转动惯量的三个要素:(1)总质量; (2)质量分布; (3)转轴的位置 (1) J 与刚体的总质量有关 几种典型的匀质刚体的转动惯量平行轴定理和转动惯量的可加性 1) 平行轴定理设刚体相对于通过质心轴线的转动惯量为Ic ,相对于与之平行的另一轴的转动惯量为I ,则可以证明I 与Ic 之间有下列关系 2c I I md =+ 2)转动惯量的可加性对同一转轴而言,物体各部分转动惯量之和 等于整个物体的转动惯量。
三 角动量 角动量守恒定律2c I I md=+1.质点的角动量(Angular Momentum )——描述转动特征的物理量 1)概念一质量为m 的质点,以速度v运动,相对于坐标原点O 的位置矢量为r ,定义质点对坐标原点O 的角动量为该质点的位置矢量与动量的矢量积,即v m r P r L⨯=⨯= 角动量是矢量,大小为 L=rmv sin α式中α为质点动量与质点位置矢量的夹角。
物理刚体知识点总结一、刚体的概念和性质刚体是指物体的形状和大小在外力作用下不发生变化的物体。
刚体的性质包括:刚体的各部分之间的相对位置关系在运动时不发生变化;刚体的各点在一个时间内不发生相对位移;刚体是不可压缩的;刚体的形状和大小在外力作用下不发生变化。
在学习刚体的物理知识时,需要掌握刚体的这些概念和性质。
二、刚体的平动和转动运动刚体的运动包括平动和转动两种。
平动是指刚体的各点在任一时刻都有同样的速度和同样的加速度,而转动是指刚体的各点在任一时刻都有不同的速度和不同的加速度。
在学习刚体的物理知识时,需要了解平动和转动的特点,以及刚体在这两种运动中的表现和规律。
三、刚体的运动方程和刚体的运动规律刚体的运动方程描述了刚体在平动和转动中的运动规律。
对于平动,刚体的平动方程是牛顿第二定律的推广和应用,即F=ma;对于转动,刚体的转动方程涉及力矩和角加速度的关系,即τ=Iα。
刚体的运动规律包括牛顿定律、动量定理和角动量定理。
在学习刚体的物理知识时,需要掌握刚体的运动方程和运动规律,并能够应用它们解决实际问题。
四、刚体的静力学刚体的静力学研究了刚体在平衡状态下的性质和规律。
刚体在平衡状态下,外力矩的和为零,即Στ=0;刚体的平衡方程是ΣF=0。
刚体的静力学还包括平衡条件和平衡的稳定性条件。
在学习刚体的物理知识时,需要了解刚体的静力学和平衡状态的相关概念和定律,并能够应用这些知识解决实际问题。
五、刚体的运动学刚体的运动学研究了刚体的位移、速度和加速度等运动参数的关系。
刚体的平动和转动运动都涉及位置、速度和加速度的关系。
刚体的平动运动参数包括位移、速度和加速度;刚体的转动运动参数包括角位移、角速度和角加速度。
在学习刚体的物理知识时,需要了解刚体的运动学,并能够应用它们描述和分析刚体的运动。
六、刚体的动力学刚体的动力学研究了刚体的运动与外力之间的关系。
刚体在运动中受到的外力包括平动受力和转动受力。
平动受力包括牛顿定律描述的作用在质点上的力,而转动受力则是力矩的概念。
力学中的刚体运动刚体运动是力学中的基础概念之一,涉及物体在空间中的平移和旋转运动。
刚体指的是一个具有无穷多个质点的物体,其内部任意两点之间的相对位置保持不变。
本文将介绍刚体运动的基本原理、刚体运动的类型以及刚体运动的相关公式。
一、刚体运动的基本原理刚体运动的基本原理是“刚体上的任一质点在任意时刻的平面运动状态都完全相同”。
这意味着无论刚体如何运动,刚体上的各个质点之间的相对位置都保持不变。
这种相对位置的不变性使得刚体的运动可以用一个简化的模型来描述。
二、刚体运动的类型刚体运动可以分为平面运动和空间运动两种类型。
1. 平面运动平面运动指的是刚体在一个平面内的运动。
在平面运动中,刚体的质心沿直线或曲线轨迹运动,同时围绕质心进行旋转。
平面运动可以进一步分为平行轴定理和垂直轴定理两种类型。
- 平行轴定理:当刚体的所有质点在一个平面内运动,且对于每个平行于该平面的轴,刚体质量对该轴的转动惯量都相等,则刚体的转动可以看作是质心绕着某个轴的转动。
- 垂直轴定理:当刚体的所有质点在一个平面内运动,且对于每个垂直于该平面的轴,刚体质量对该轴的转动惯量都相等,则刚体的转动可以看作是绕着该轴的转动。
2. 空间运动空间运动指的是刚体在三维空间中的运动。
在空间运动中,刚体的质心和各个质点都可以沿直线或曲线轨迹进行平移和旋转。
空间运动需要考虑刚体在三个方向上的运动和转动,其描述较为复杂,常用欧拉角和四元数等方法进行分析和计算。
三、刚体运动的相关公式刚体运动的描述离不开相关的公式和定理。
以下是一些常用的刚体运动公式:1. 质心运动的描述:- 质心速度公式:v = ds/dt,其中v为质心速度,s为质心位移,t为时间。
2. 刚体的平面运动:- 转动惯量公式:I = ∑mi ri²,其中I为转动惯量,mi为每个质点的质量,ri为质点到旋转轴的距离。
- 角动量公式:L = Iω,其中L为角动量,ω为刚体的角速度。
- 动能定理:∑(1/2mi vi²) = (1/2)Iω²,其中vi为每个质点的速度。
大学物理刚体归纳总结在大学物理学习中,刚体是一个重要的概念,广泛应用于力学、动力学和静力学等领域。
本文将对刚体的定义、特点以及相关定理进行归纳总结,旨在帮助读者更好地理解和掌握刚体的基本知识。
一、刚体的定义和特点刚体是指可以看作一个整体、无论受到什么力都能保持形状不变的物体。
在实际应用中,我们常常将刚体简化为点、线或面,以便进行研究和计算。
刚体具有以下特点:1. 形状不变性:无论刚体受到外力的作用,其形状都不会发生改变。
2. 外力作用点的变化不引起内部构件间相对位置的改变:即刚体内各个质点之间的相对位置保持不变。
3. 刚体内各个质点之间的相对位置保持不变:即刚体内构件间的距离和角度不会发生变化。
二、刚体的运动学性质1. 刚体的平动:刚体作平动时,刚体上每个点的速度都相同,且方向相同。
2. 刚体的转动:刚体作转动时,刚体上的各点绕着同一条轴旋转。
这个轴称为刚体的转轴,刚体绕转轴的转动速度相同。
刚体平衡的条件是力矩的和等于零。
力矩是由力对刚体产生的转动效果,其大小与力的大小、作用点到转轴的距离和力的夹角相关。
四、刚体静力学定理与公式1. 雅可比定理:在刚体有多个力作用时,可以将这些力简化为只有一个力等效,该力的大小、方向和作用点都与原有多个力相同,这个力称为合力。
2. 力的合成定理:当刚体上有多个力作用时,可以将这些力合成为一个结果力,该力等效于原有多个力的合力。
3. 力矩的平衡条件:对于处于平衡状态的刚体,刚体上力矩的和必须等于零。
4. 平衡条件的应用:根据刚体平衡条件,可以解决各种与刚体平衡有关的问题,如悬挂物体的平衡、天平的平衡等。
五、刚体动力学定理与公式1. Euler定理:刚体绕固定轴的转动,转动惯量与角加速度和转矩之间存在关系,即转动惯量等于转矩与角加速度的比值。
2. 动量定理:外力矩与刚体的角动量之间存在关系,外力矩等于刚体的角动量关于时间的变化率。
3. 动能定理:刚体的动能与角速度和转动惯量之间存在关系,动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半。
大学刚体知识点总结一、刚体的概念和基本性质1. 刚体的基本概念刚体是指在运动或受力作用时,其内部各个部分之间的相对位置保持不变的物体。
刚体的定义包括两个方面:一是刚体的形状和大小在所讨论的现象中不发生改变;二是刚体内各点的相对位置在所讨论的现象中也不发生改变。
这意味着刚体是刚性的,并且不会发生形变。
2. 刚体的基本性质(1)刚性:刚体的所有部分在相互作用下保持相对位置不变,不发生相对位移或形变,这就是刚体的基本性质之一。
(2)刚体的自由度:刚体的自由度是指刚体可以自由运动的最少独立坐标数。
刚体的自由度可以通过不同类型的运动来描述,包括平动、转动和复合运动。
(3)刚体的质心:刚体的质心是指一个质点,它等效于整个刚体对于外力的作用。
在某些情况下,刚体可以看作是一个质点,其运动和受力可以通过质心来描述。
二、刚体的平动1. 刚体的平动运动在刚体的平动运动中,刚体上的各个点都以相同的速度和方向移动。
平动运动可以通过刚体的速度和加速度来描述,它是刚体运动的一种常见形式。
2. 刚体的平动运动描述(1)刚体的平动速度:刚体上的各个点的速度大小和方向相同,这就是刚体的平动速度。
刚体的平动速度可以通过质点运动方程或者质心运动方程来描述。
(2)刚体的平动加速度:刚体上的各个点的加速度大小和方向相同,这就是刚体的平动加速度。
刚体的平动加速度可以通过质点加速度方程或者质心加速度方程来描述。
(3)刚体的平动运动学问题:刚体的平动运动学问题包括刚体的位移、速度、加速度等相关内容,它们可以通过运动学方法来解决。
三、刚体的转动1. 刚体的转动运动在刚体的转动运动中,刚体围绕固定轴旋转。
转动运动是刚体运动的另一种常见形式,它可以通过角度和角速度来描述。
2. 刚体的转动运动描述(1)刚体的角度和角速度:刚体围绕固定轴旋转时,可以通过角度和角速度来描述。
角度是指刚体围绕轴线旋转的角度,角速度是指刚体围绕轴线旋转的角度变化率。
(2)刚体的转动惯量:刚体围绕轴线旋转时,需要通过转动惯量来描述其转动惯性。
名词解释刚体的概念刚体是一个物理学中的重要概念,它是一个理想化的物体模型。
在三维空间中,刚体是指无论接受到多大的外力或外力矩,其形状、大小和体积都不会发生变化的物体。
本文将从不同角度解释和探讨刚体的概念。
一、定义刚体是指在外力作用下不会发生形状、大小和体积变化的物体。
也就是说,刚体在受到外力时,内部各部分之间的相对位置保持不变。
这个定义要求刚体具有精确的几何形状,且不受约束。
二、运动与静止刚体可以进行平动和转动两种运动。
平动是指整个刚体沿一个直线或曲线移动,而转动是刚体绕一个固定轴旋转。
无论是平动还是转动,刚体的几何形状不会发生变化。
三、刚体的惯性刚体具有惯性的特性。
惯性是指物体继续保持原来状态的性质。
刚体由于具有惯性,所以在没有外力作用时,保持静止或匀速直线运动。
这个性质是牛顿第一定律的基础。
四、刚体力学基本定律刚体力学基本定律包含平衡定律和运动学定律。
平衡定律主要包括平衡条件和力矩平衡条件。
平衡条件要求刚体的合力为零,力矩平衡条件要求刚体的合力矩为零。
运动学定律主要包括质心运动定律和角动量定律。
五、刚体的应用刚体的概念在物理学和工程学中有广泛的应用。
在物理学中,刚体概念常用于解释刚体物理学中的各种现象与规律。
在工程学中,刚体的概念被应用于机械设计、结构工程和材料力学等领域。
例如,刚体的概念在建筑物的结构设计中发挥重要作用,确保建筑物在外力作用下保持稳定。
六、刚体的限制与现实世界的差异虽然刚体是一个理想化的模型,但实际物体很难完全符合刚体的定义。
现实世界的物体通常都有一定的柔软性和变形性。
即使是最坚硬的材料也会在受到极大外力时发生一些微小的变形。
这种变形可能是临时的,也可能是永久性的。
因此,在实际应用中,我们需要根据具体情况进行刚体假设的简化。
综上所述,刚体是一个理想化的物体模型,它在物理学和工程学中起着重要的作用。
刚体的定义、运动学特性和力学定律是深入研究和理解刚体的关键。
尽管现实世界的物体不太可能完全符合刚体的定义,但刚体模型仍然具有广泛的应用价值。
刚体的知识点总结一、刚体的概念刚体是物理学中的一个重要概念,它是指在运动或静止过程中,形状和大小不发生改变的物体。
刚体具有以下特点:1. 刚体的分子结构相对固定,对外力的变形能力非常小。
2. 刚体受到外力作用时,其内部分子之间的相对位置发生微小变化,但整体上保持不变。
3. 刚体在变形后会恢复原状,即使外力作用消失后也会保持所受外力时的状态。
刚体的概念在物理学中有重要的应用,在力学、动力学、静力学等领域都有广泛的应用。
二、刚体的基本性质1. 自由度刚体在运动过程中具有自由度的概念,即刚体在空间中的自由度是指其可以围绕固定坐标系的运动方式。
2. 平移运动刚体在空间中可以进行平移运动,即整个刚体的位置随时间发生变化,但其形状和大小保持不变。
3. 旋转运动刚体在空间中也可以进行旋转运动,即围绕某一固定点或者固定轴进行旋转运动,这种运动称为刚体的自由旋转。
4. 刚体的定点定轴运动刚体在空间中也可以进行以某一固定点为中心或者以某一固定轴为旋转轴的运动,这种运动称为刚体的定点定轴运动。
5. 定点定轴自由度刚体在空间中具有三个定点定轴自由度,即刚体的位置可以变化,且可以绕三个固定轴进行旋转运动。
6. 刚体的平移自由度刚体在空间中具有三个平移自由度,即刚体在空间中可以相对于三个坐标轴进行平移运动。
7. 刚体的旋转自由度刚体在空间中具有三个旋转自由度,即刚体在空间中可以绕三个坐标轴进行旋转运动。
以上是刚体的基本性质,了解这些性质有助于我们在物理学研究中更深入地理解刚体的运动规律。
三、刚体的运动学分析1. 刚体的速度刚体在空间中的运动状态可以用速度来描述,刚体的速度分为线速度和角速度。
线速度是描述刚体中任一点的速度,通常用矢量来表示,可以用向量表示。
角速度则是描述刚体的旋转运动状态,通常用矢量来表示,可以用向量表示。
2. 刚体的加速度刚体在运动中会受到外力的影响,导致其速度发生变化,这种速度变化的率就是刚体的加速度。