首页 理论教育刚体与质点的特性与区别详解

刚体与质点的特性与区别详解

【摘要】:所谓刚体,就是在任何情况下永远不变形的物体,从几何的角度来说,就是物体上任何两点之间的距离在施加力的过程中不发生改变。质点则忽略了物体的几何尺寸,是指具有一定质量而形状和大小可以忽略不计的物体,由有限个或无限个有一定联系的质点所组成的质点群,称为质点系。

所谓刚体,就是在任何情况下永远不变形的物体,从几何的角度来说,就是物体上任何两点之间的距离在施加力的过程中不发生改变。

质点则忽略了物体的几何尺寸,是指具有一定质量而形状和大小可以忽略不计的物体,由有限个或无限个有一定联系的质点所组成的质点群,称为质点系。

实践证明,力对物体的作用效果取决于三个要素,即力的三要素:大小、方向和作用位置(点)。以推小车为例,如图2-2 所示,静止在地面上的一个小车,用很小的力推的时候,由于有摩擦可能推不动,直到力增加到一定的大小时,才被推动,所以力有大小之分;对小车施加不同方向的力,运动后的效果(运动的方向)也是不同的;如果将力作用的点放在中间则主要是水平运动的效果,如果把力作用的点放在小车的顶部则会有倾倒的效果。所以力作用的大小、位置和方向不同,产生的运动效果也会不同。而在自然科学中,带有大小和方向的物理量一般采用矢量来表示,为了描述力的作用点,则采用定位矢量(起始点确定的矢量)来表示力。理论力学中一般用黑体的F 来表示力矢量,在列方程时用普通F表示其大小,如图2-3 所示。力的单位为牛顿(简称:牛,字母表示为N)或千牛(kN)。

图2-2 小车的运动

图2-3 力的表示法

在现实生活中,力的作用位置不可能是一个抽象的点,而是一个面积或体积,当作用面积或体积很小时可以抽象成一个点,称为力的作用点,所以也可以将力的三要素认为是大小、方向和作用点,过力的作用点代表力的方位的直线称为力的作用线,这种力称为集中力,如果力的作用范围不能抽象为点,则为分布力,如图2-4 所示。

图2-4 集中力与分布力