导图社区 大学物理-刚体力学基础
刚体是比质点更复杂的物理基本模型，其概念、定律和定理的学习，可以对比质点来学习。为了更深入掌握里面的概念，思维导图中包含了一些思考题，希望对你的应用学习有帮助作用。
谐振器种类繁多，分类方式多样，主要根据工作原理、物理结构、频率范围、应用领域和谐振模式进行划分。不同类型的谐振器具有独特的性能特点，适用于不同的应用场景。选择合适的谐振器需要综合考虑频率、Q值、尺寸、成本等因素。
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刚体力学基础
刚体及运动
刚体
概念
考虑大小和体积，但忽略形变的物体，是理想模型。
刚体和质点运动的区别？
转动，质点不能描述自身的转动。
转动
香蕉球、落叶球和电梯球，回旋镖、回旋飞牌、旋转陀螺、回旋乒乓球
自由度
确定位置所需要的独立坐标数目
自由质点
3
两个连接的质点
5
三个及以上相互连接的质点系
6
思考：一只手呢？
平动
刚体平动时，刚体内任两点的连线始终平行。
特点
刚体内部所有点的运动状态相同，包括位移、速度、加速度和轨迹。
质心
思考：
摩天轮的吊箱运动是平动吗？
是的，吊箱始终保持竖直方向
汽车拐弯是平动吗？
不是，不同轮子速度不一样，需要差速器
刚体内所有质点的运动都是直线的运动是平动吗？
是的，只有平动才可能所有质点的轨迹是直线
定轴转动
刚体内部所有点的运动的角量相同，包括角位移、角速度和角加速度。
转动定律
力矩
转动状态改变的原因
门如何产生转动？
有能分解到门切向方向的力，且有力臂，即需要力矩
方向
右手握旋，四指为产生的转动方向，大拇指为力矩的方向。
大小
定轴转动的力矩
产生逆时针转动的力矩规定为正
定轴转动，合外力矩越大，角加速度越大。
类比
质量不变时，合外力越大，加速度越大
力矩是转动改变的原因
转动惯量
定义
质量分布越远离轴心，转动惯量越大
意义
转动惯性的大小
转动惯量越大，转动的惯性越大，即转动状态的改变越困难，反之越容易
思考
胖子和瘦子绕自身转，谁更困难？
同一斜面，同种材料的实心球、空心球滚动快慢？圆环和圆柱体呢？
常见刚体 绕中心轴
圆环 绕中心轴
圆盘、圆柱体 绕中心轴
直杆
绕中心
绕端点
平行轴定理
所有平行轴的转动，以过质心轴的转动惯量最小，即转动改变最容易
盘子/杆怎么转最容易？
转动动能
刚体在平动时相当于质心点的运动
动能定理
平动动能
动量矩（角动量）
描述转动状态
点的转动
右手握旋判定
四指为转动方向时的大拇指方向
定轴刚体转动
动量矩定理
动量矩的变化过程称为冲量矩
动量矩守恒定律
条件
合外力矩为0
应用分析
如何理解行星的永恒运动？
跳水、陀螺仪、“猫有九条命”、宇航员太空中的转身
总结
牛顿第二定律
合外力
质点运动状态改变的原因
动量
质点的运动状态
质量
质点运动的惯性大小
速度
质点运动的位置改变快慢
质点运动的能量
加速度
质量不变时
合外力矩
刚体转动状态改变的原因
动量矩
刚体的转动状态
刚体转动的惯性大小
角速度
转动的快慢
刚体转动的能量
角加速度
定轴刚体转动时
