刚体(rigid body)是一种有限尺寸,可以忽略形变的固体。不论是否感受到外力,在刚体内部,质点与质点之间的距离都不会改变。这种理想模型适用条件是,运动过程比固体中的弹性波的传播要缓慢得多。根据相对论,这种物体不可能实际存在,但物体通常可以假定为完美刚体,前提是必须满足运动速度远小于光速的条件。 在经典力学里,刚体通常被视为连续质量分布体;在量子力学里,刚体被视为一群粒子的聚集。例如,分子(由假定为质点的电子与核子组成)时常会被视为刚体。刚体是在运动中和受力作用后,形状和大小不变,而且内部各点的相对位置不交的物体。
区别分析:
刚体是个理想模型。如果物体的刚性足够大,以致其中弹性波的传播速度比该物体的运动速度大很多,从而可以认为弹性扰动的传播是瞬时的,就可以把该物体当作刚体处理。
在刚体问题中,可将刚体当作一个特殊的质点组(质量连续分布,各质点间的距离保持不变)。将前面学过的关于质点组的动量定理,质心运动定理,角动量定理等用到这一特殊的质点组就可得到有关刚体的一些规律。
质点模型,是用一个具有同样质量,但没有大小和形状的点来代替实际物体,这是对实际物体的一种科学抽象。物体的形状和大小对所研究的问题不起作用或起次要作用是一个物体能否抽象为质点的依据。
刚体是力学中的一个科学抽象概念,即理想模型。
事实上任何物体受到外力不可能不改变形状,实际物体都不是真正的刚体若物体本身的变化不影响整个运动过程,为使被研究的问题简化,可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形状,这样所得结果仍与实际情况相当符合。
刚体在空间的位置,必须根据刚体中任一点的空间位置和刚体绕该点转动时的位置(见刚体一般运动)来确定,所以刚体在空间有六个自由度。
在很多情况下,固体在受力和运动过程中变形很小,基本上保持原来的大小和形状不变。对此,人们提出了刚体这一理想模型。就是在任何情况下形状和大小都不发生变化的物体,其特点是:在运动过程中,刚体的所有质元之间的距离始终保持不变。