第3章 刚体动力学[100].pdf

第3章 刚体动力学 第3章 刚体动力学 牛顿力学的基本概念、基本定律和定理适用于 任意的质点系, 有非常广泛的应用领域. 本章介绍牛顿力学的基本概念和有关定理在 一类特殊的质点系——“ 刚体” 中的初步应用, 主要内容包括： §3.1 刚体的基本特征 §3.2 刚体的定点转动定理和定轴转动定理 §3.3 刚体的角动量和转动惯量 §3.4 刚体定轴转动的动能定理 §3.5 刚体的角动量定理和角动量守恒定律 1 §3.1 刚体的基本特征 §3.1 刚体的基本特征 刚体是一类特殊的物体,在运动过程中这个物体的 形状和大小都不发生变化,这是一个新的理想模型. 由于宏观物体总可以看作是由大量微小质点组成 的质点系, 因而刚体可以看作是一类特殊的质点 系——在运动过程中这个质点系中任意两个质点 间的距离始终保持不变. 由于刚体是一类特殊的质点系, 因而关于质点系 的动力学规律对于刚体是完全适用的. 2 当刚体运动时,如果它上面的任意两点的连线保 持固定的取向,也就是说,在任意时刻这个连线总 是与初始时刻这两点的连线平行, 如图所示, 则 称为平动. 注意刚体平动的轨迹可以是“直线”也可以是“ 曲 线”. 平动时刚体上各点的位移、速度、加速度 都相 同. 3 平动  当刚体运动时, 如果它上面的任意两点的连线不 保持固定的取向,也就是说,在刚体的运动过程中 这个连线与初始时刻这两点的连线有一夹角, 如 图所示, 则说刚体在运动过程中发生了转动. 4 刚体的一般运动是既平动又转动.本章侧重介绍 刚体转动的有关特征和规律,基本上不涉及刚体 的平动. 刚体绕一个固定点的转动称为定点转动. Z 绕固定点转 动的刚体只 有一点不动, 实例如图. Y X 5 6 刚体绕一条固定直线的转动称为定轴转动,该固定 直线称为转轴, 实例如图. Z  