大學(xué)物理剛體？在任何力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體叫做剛體。在物理學(xué)內(nèi)，理想的剛體是一個(gè)固體的，尺寸值有限的，形變情況可以被忽略的物體。不論有否受力，在剛體內(nèi)任意兩點(diǎn)的距離都不會(huì)改變。在運(yùn)動(dòng)中，剛體上任意一條直線在各個(gè)時(shí)刻的位置都保持平行。剛體碰撞分3種，完全彈性碰撞，那么，大學(xué)物理剛體？一起來了解一下吧。
實(shí)際固體的理想化模型，即在受力后其大小、形狀和內(nèi)部各點(diǎn)相對位置都保持不變的物體
在任何力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體叫做剛體。在物理學(xué)內(nèi)，理想的剛體是一個(gè)固體的，尺寸值有限的，形變情況可以被忽略的物體。不論有否受力，在剛體內(nèi)任意兩點(diǎn)的距離都不會(huì)改變。在運(yùn)動(dòng)中，剛體上任意一條直線在各個(gè)時(shí)刻的位置都保持平行。剛體碰撞分3種，完全彈性碰撞，非完全彈性碰撞與完全非彈性碰撞。
如果是完全彈性碰撞（理想狀態(tài)），能量無損耗，碰撞前相對速度=碰撞后相對速度。題目中，質(zhì)量一樣，速度大小一樣，根據(jù)動(dòng)量守恒，可得碰后速度方向相反，大小一樣，皆等于碰撞前速度。
如果是非完全彈性碰撞，動(dòng)能部分損耗，碰撞前相對速度大于碰撞后相對速度。題目中，根據(jù)動(dòng)量守恒，可得碰后速度方向相反，大小一樣，皆小于碰撞前速度。
如果是完全非彈性碰撞，動(dòng)能全部損耗，碰撞后相對速度為零。題目中，根據(jù)動(dòng)量守恒，可得碰后兩剛體皆靜止不動(dòng)，速度為零。
三種碰撞要根據(jù)不同情況討論，現(xiàn)實(shí)中，大多數(shù)都是非完全彈性碰撞。
把 桿和 三個(gè)小球看做系統(tǒng)，碰撞前后 系統(tǒng)角動(dòng)量守恒。
碰前：桿和兩個(gè)固定球的角動(dòng)量為0,碰撞球的角動(dòng)量為mv*2L/3所以系統(tǒng)總角動(dòng)量為：mv*2L/3
碰后：桿的角速度為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 I，則桿（包括兩個(gè)球）的角動(dòng)量 為Iω ，碰撞球的角動(dòng)量為：-(mv/2)*2L/3所以系統(tǒng)總角動(dòng)量： Iω-(mv/2)*2L/3
因此：mv*2L/3= Iω-(mv/2)*2L/3
剛體內(nèi)有一直線保持不動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，簡稱轉(zhuǎn)動(dòng)。這固定的直線稱為剛體的轉(zhuǎn)軸。顯然，剛體內(nèi)的其他各點(diǎn)分別在垂直于轉(zhuǎn)軸的各平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，圓心都在轉(zhuǎn)軸上。
剛體內(nèi)任一點(diǎn)Q和其圓周軌跡中心O'的連線O'Q（圖1）稱為該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。從固定平面Ozx到轉(zhuǎn)動(dòng)平面OzQ的轉(zhuǎn)角φ，可用來確定該剛體的瞬時(shí)位置。轉(zhuǎn)角φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律稱為剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)方程，寫作：
φ=f（t）
轉(zhuǎn)角φ的變化Δφ與對應(yīng)時(shí)間間隔Δt的比值Δφ/Δt=ω*稱為平均角速度。當(dāng)Δt→0時(shí)，ω*所趨的極限ω稱為（瞬時(shí)）角速度，即
當(dāng)角速度ω隨時(shí)間t變化時(shí)，其變化Δω與對應(yīng)時(shí)間間隔Δt的比值Δω/Δt=ε*稱為平均角加速度。當(dāng)Δt→0時(shí)，ε*所趨的極限ε稱為（瞬時(shí)）角加速度，即
剛體的角速度和角加速度都可表示為沿轉(zhuǎn)軸Oz（單位矢為k）的滑動(dòng)矢量。（圖2）。角速度矢ω和角加速度矢ε可分別寫作ω=ωk，ε=εk。
轉(zhuǎn)動(dòng)剛體內(nèi)任一點(diǎn)Q的線速度v等于v=ω×r，且v=ω·O′Q。點(diǎn)Q的線加速度α為：
α=αt+αn=ε×r+ω×v，
且αt =ε·O′Q ， αn=ω·O′Q。
上式中r為轉(zhuǎn)軸上任一點(diǎn)O到點(diǎn)Q的矢徑，而αt和 αn分別是點(diǎn)Q的切向和法向加速度（見加速度）。
動(dòng)量矩定理：角加速度ε＝M／J
桿：ε1＝M／J1＝mg（L／2）sinθ／（mL＾2／3）
球：ε2＝M／J2＝mg（L／2）sinθ／（2mL＾2／5＋m（L／2）＾2）＝mg（L／2）sinθ／（13mL＾2／20）
盤：ε3＝M／J3＝mg（L／2）sinθ／（mL＾2／2＋m（L／2）＾2）＝mg（L／2）sinθ／（3mL＾2／4）
上三式中，力矩M相同，J1
勻角加速度θ＝εt＾2／2。
擴(kuò)展資料：
定理
1、均守恒。因?yàn)閷τ谙到y(tǒng)，小球與桿之間的作用力為內(nèi)力，且碰撞時(shí)間極短（對于碰撞過程一般認(rèn)為都是時(shí)間極短的），在這極短時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)所受外力（重力以及軸的作用）遠(yuǎn)小于內(nèi)力，因此符合動(dòng)量守恒，角動(dòng)量守恒條件，而彈性碰撞表明系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
2、動(dòng)量不守恒（減小），因?yàn)闂U向上擺動(dòng)過程，外力重力以及轉(zhuǎn)軸的作用不為零，
3、角動(dòng)量不守恒（減小），因?yàn)闂U重力（外力）對轉(zhuǎn)軸的力矩不為零；
4、機(jī)械能守恒，因?yàn)槌酥亓χ猓瑳]別的外力和內(nèi)力做功，符合守恒條件。
參考資料來源：百度百科-大學(xué)物理
剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)
剛體模型
剛體是一個(gè)特殊的質(zhì)點(diǎn)系， 剛體上任意兩質(zhì)點(diǎn)間距離保持不變。
剛體模型可以看成是現(xiàn)實(shí)中勁度系數(shù)極大的物體的抽象化，這類物體本身的形變對其運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略，比如一個(gè)籃球，當(dāng)其與地面碰撞時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生形變，但這個(gè)形變對其運(yùn)動(dòng)的印象是微乎其微的（有些人認(rèn)為，如果忽略形變，那么彈力怎么解釋？我個(gè)人對剛體模型的理解是，剛體雖然忽略了形變，但是保留了由形變而產(chǎn)生的彈力）， 我們完全可以將其抽象成一個(gè)具有一定質(zhì)量分布的剛體球，考察它在與地面時(shí)，地面摩擦力和彈力對它的影響。
剛體模型具有兩個(gè)顯然的性質(zhì)：
（1）剛體上任意兩點(diǎn)的速度沿兩點(diǎn)連線方向的分量相等
（2）剛體內(nèi)任意兩質(zhì)點(diǎn)間的一對相互作用力做功始終為零
剛體的平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，剛體運(yùn)動(dòng)的自由度
平動(dòng)：保持了剛體上任意兩點(diǎn)間的連線矢量方向不變的運(yùn)動(dòng)。剛體平動(dòng)的特征是，剛體上任意兩點(diǎn)的速度始終相同，加速度始終相同，因此在描述剛體平動(dòng)時(shí)只需選擇剛體上的一點(diǎn)即可，通常我們選擇質(zhì)心作為描述對象。
轉(zhuǎn)動(dòng)：圍繞剛體上某一點(diǎn)（軸）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)可以分為定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)（繞一點(diǎn)）和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（繞一軸）。
剛體任意運(yùn)動(dòng)可以被分解為剛體的一次平動(dòng)與繞某一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加。
完全自由的剛體擁有六個(gè)自由度：三個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
以上就是大學(xué)物理剛體的全部內(nèi)容，剛體在任意運(yùn)動(dòng)中的任意時(shí)刻具有唯一的角速度矢量，這個(gè)角速度矢量會(huì)隨剛體的運(yùn)動(dòng)而變化，但在任意時(shí)刻，始終唯一確定，角速度矢量是屬于剛體整體的物理量，源自于剛體本身的性質(zhì)。
