描述剛體整體運動的物理量有哪些

『壹』 剛體繞固定軸轉動時哪個物理量是轉動狀態改變的原因

力矩是改變轉動狀態(即產生角加速度) 的原因。力對物體的力矩越大，表示這個力能使物體越容易發生轉動。
力矩是改變轉動物體的運動狀態的物理量，門、窗等轉動物體從靜止狀態變為轉動狀態或從轉動狀態變為靜止狀態時，必須受到力的作用。但是，我們若將力作用在門、窗的轉軸上，則無論施加多大的力都 不會改變其運動狀態，可見轉動物體的運動狀態和變化不僅與力的大小有關，還與受力的方向、力的作用點的影響有關。力的作用點離轉軸越遠，力的方向與轉軸所在平面越趨於垂直，力使轉動物體運動狀態變化得就越明顯。物理學中力的作用點和力的作用方向對轉動物體運動狀態變化的影響，用力矩這個物理量綜合表示，因此，力矩被定義為力與力臂的乘積。力矩概括了影響轉動物體運動狀態變化的所有規律，力矩是改變轉動物體運動狀態的物理量。

『貳』 大學物理剛體

剛體運動學
剛體模型

剛體是一個特殊的質點系， 剛體上任意兩質點間距離保持不變。

剛體模型可以看成是現實中勁度系數極大的物體的抽象化，這類物體本身的形變對其運動的影響可以忽略，比如一個籃球，當其與地面碰撞時必然會產生形變，但這個形變對其運動的印象是微乎其微的（有些人認為，如果忽略形變，那麼彈力怎麼解釋？我個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生的彈力）， 我們完全可以將其抽象成一個具有一定質量分布的剛體球，考察它在與地面時，地面摩擦力和彈力對它的影響。

剛體模型具有兩個顯然的性質：

（1）剛體上任意兩點的速度沿兩點連線方向的分量相等

（2）剛體內任意兩質點間的一對相互作用力做功始終為零

剛體的平動與轉賣含動，剛體運動的自由度

平動：保持了剛體上任意兩陪配消點間的連線矢量方向不變的運動。剛體平動的特徵是，剛體上任意兩點的速度始終相同，加速度始終相同，因此在描述剛體平動時只需選擇剛蘆知體上的一點即可，通常我們選擇質心作為描述對象。

轉動：圍繞剛體上某一點（軸）的旋轉運動。剛體的轉動可以分為定點轉動（繞一點）和定軸轉動（繞一軸）。

剛體任意運動可以被分解為剛體的一次平動與繞某一點的轉動的疊加。

完全自由的剛體擁有六個自由度：三個平動自由度和三個轉動自由度。

剛體的定軸轉動

剛體圍繞空間中一個固定軸轉動的運動叫做剛體的定軸轉動，定軸轉動只有一個自由度，可以用一個參量角速度 \vec \omega 來完全描述一個定軸轉動，設剛體上任一點 i 到轉軸的距離為 \vec {r_i} ，方向背離轉軸，則該點的速度 \vec {v_i}=\vec \omega \times \vec {r_i} ，加速度 \vec {a_i}=\frac {d\vec \omega}{dt}\times \vec {r_i} + \vec\omega \times (\vec\omega \times \vec {r_i}) ，其中第一項為切向加速度，第二項為法向加速度（向心加速度）。

剛體的平面運動

剛體上任一點的運動都限制在同一平面上的運動稱為剛體的平面運動，顯然此時所有的平面都平行，我們只需要研究剛體在某一平面上投影的運動即可，該被選定的平面被稱為「基面」，選定基面上一個隨剛體運動的點為「基點」，於是剛體的平面運動可以分解為基點的平面運動與剛體繞基點的轉動，故剛體的平面運動具有三個自由度。穿過基點與基面垂直的軸為「基軸」。剛體的平面運動可以由基點速度 \vec {v_c} 與繞基點轉動角速度 \vec \omega 確定，此時剛體讓任一點 i 到基點的位置矢量為 \vec {r_i} （方向背離基點），則該點的速度表示為 \vec {v_i} = \vec {v_c} + \vec{ \omega} \times \vec {r_i} ，加速度表示為 \vec {a_i} = \vec {a_c} + \frac {d\vec \omega}{dt}\times \vec {r_i} + \vec\omega \times (\vec\omega \times \vec {r_i}) 。

剛體角速度矢量的唯一性

剛體在任意運動中的任意時刻具有唯一的角速度矢量，這個角速度矢量會隨剛體的運動而變化，但在任意時刻，始終唯一確定，角速度矢量是屬於剛體整體的物理量，源自於剛體本身的性質。

『叄』 剛體轉動慣量是什麼

剛體轉動慣量如下。

剛體定軸轉動中的轉動慣量，其地位相當於剛體平動中的質量，是衡量剛體抵抗旋轉運動的慣性的物理量。或者理解為質量的轉動形式。

轉動慣量是表徵剛體轉動慣性大小、衡量剛體抵抗旋轉運動的慣性的物理量。其地位相當於剛體平動中的質量，它與剛體的質量以及質量相對於轉軸的分布有關。

物理意義

直接理解轉動慣量比較抽象，但是我們可以用我們最常見、最直觀的質量來做類比。如果我們用同樣的力在兩個質量不同的物體上作用，質量重的那個物體速度變化慢。

因此質量的物理意義為可以反映出物體平動狀態下的慣性：質量越大，則慣性越大，即越難改變平動運動時它的運動狀態（從靜止開始，質量大的物體比質量小的物體更難被加速）。同理，如果我們用同樣的力矩（使物體平動的叫力，使物體轉動的叫力矩）作用在物體上想讓它轉動。

不同的物體轉動的角速度變化（類似於平動中的加速度）的快慢也不同，影響角速度變化快慢的這個因素就是轉動慣量。即轉動慣量反映物體轉動下的慣性：轉動慣量大的物體角速度難於被改變。

『肆』 運動的基本物理量有哪些,如何計量

描述運動的物理量不少。我們今天重點講三個。第一是位移。第二是速度。第三是加速度。

重點要記住的就是三句話：

1.位移是由初位置到末位置的有向線段；

2.速度等於位移比時間；

3. 加速度等於速度變化量比時間。

下面我們一一具體講解。

1.位移和路程是一組概念。

位移是指由初位置到末位置的有向線段。這個線段的長度就是位移的大小。這個線段的方向就是位移的方向。位移是矢量，遵循矢量合成的法則。

路程是指物體運動軌跡的長度。是標量，遵循代數運演算法則。

例1：一位同學沿著學校的操場（一圈400米）跑步。

跑一圈路程是400米，位移是0.

例2：下圖為我大學同學參加畢業30年聚會的返程行車記錄。

路程是圖中藍色軌跡的長度，是233.49km。

你可以想像那（軌跡）是一根藍色的彎彎曲曲的細線，把它捋直了用皮尺來測量，得到的結果就是路程。

也可以想像「路程」是我們用米尺一小段一小段地測量，然後全部加起來得到的。

圖中紅色線段對應的實際長度就是「位移」的大小。紅色箭頭所指的方向就是「位移的方向」。

例3：一個人向東走了3米，又向北走了4米。求他的位移和路程。

解答：路程是7米。

位移大小為5米，方向東偏北53°。

2.速度等於位移比時間。

（1）在勻速直線運動中，速度是不變的。等於任意一段位移比對應的時間。

（2）在變速直線運動中，速度是變化的。我們用平均速度粗略地描述運動的快慢。

平均速度等於位移與對應的時間的比值。

例1：一個運動員在百米賽跑中，測得他在50米處的速度是6m/s，16s末到達終點時的速度為7.5m/s，則他在全程內的平均速度為______m/s．

例2：物體通過兩個連續相等位移的平均速度分別為v1=10m/s，v2=15m/s，則物體在這整個運動過程中的平均速度是（）

A．13.75m/s B．12.5m/s C．12m/s D．11.75m/s

在日常生活中，有時我們提到的「速度」嚴格來講是「平均速率」，等於路程和時間的比值。

比如我大學同學參加畢業30年聚會的返程行車記錄裡面的55.26km/h就是平均速率。

（3）瞬時速度。它可以精確地描述運動的快慢。它的定義仍然是位移比時間。只不過在這里，時間是趨近於零的一小段時間。是取了極限的。

瞬時速度的大小叫瞬時速率。瞬時速度的方向就是運動方向。

我們可以這樣來理解瞬時速度：比如，我們想知道在百米跑中運動員撞擊紅線那一瞬間的速度。我們可以測出運動員經過離紅線10米的距離所用的時間，將這段時間的平均速度粗略地當作撞擊紅線的瞬間速度。接下來，我們把距離縮短9米、8米……1米，這樣算出的平均速度就越來越接近那個真實的「沖刺速度」了。

3.加速度

加速度描述的是速度變化的快慢。它等於速度的變化量與時間的比值。

加速度又可以稱為速度變化率。

（1）速度變化量等於末速度減初速度。是兩個矢量的差。

用公式表達為：Δv=（vt-v0），其中v0是初速度，vt是末速度。

由上圖的例子可以看出：速度變化量的大小和方向與初速度或者末速度的大小和方向都沒有直接的關系。

（2）「速度、速度變化量、加速度」三者的比較

（3）怎麼理解變化率？

變化率是指單位時間的變化量，表示變化的快慢。

我比較喜歡舉同學們長個的例子。很多同學的家長都會記錄孩子每年身高增長多少。這就是「身高的年增長率」。同學們可以問問家長，據他們的觀察記錄：你哪個階段長得最快？

『伍』 描述物體運動物理量有哪些

速度是描述物體運動狀態的物理量。加速度是描述物體運動狀態改變快慢的物理量。速度和加速度都是矢量。

『陸』 怎麼描述一個平面運動剛體的動量

平面剛體的運動可以分解為質心的平動和繞質心的轉動，前者適用動量描述，後者則使用角動量這一概念描述。質點角動量定義為mv*L（此處為叉乘），剛體的角動量是各部分角世隱動量之和，更普遍用Jw表示，J為轉動慣量，w為角速度。具體內容搜檔廳推薦去學習角動量，不過我在學習過程中發現角動量和動量公式可以進行聯想
，只需要物理量對應即可。質蠢答量對應轉動慣量，位移對應角度，速度對應角速度，加速度對應角加速度等，這樣更方便理解。

『柒』 動力學的三大基本公式是什麼

動力灶物學普遍定理是質點系動力學的基本公式，它包括動量定理、動譽辯虧量矩定理、動能定理以及由這三個基本定理推導出來的其他一些定理。動量、動量矩和動能是描述質點、質點系和剛體運動的基本物慶神理量。作用於力學模型上的力或力矩，與這些物理量之間的關系構成了動力學普遍定理。
動量矩定理:F=ma（合外力提供物體的加速度）;
動能定理:W=1/2mV^2-1/2mv^2（合外力做的功等於物體的動能的改變數）;
動量定理:Ft=mV-mv（合外力的沖量等於物體動量的變化量）。

『捌』 描述運動分別有哪些物理量

第一,速度,方向
第二,路睜凳顫程,位移,時粗和間.
第三,加速度,位悉敗移,時間.
第四,平均速度.
還有動能,動量,沖量等等

『玖』 現在八個描述運動的物理量位移路程時間瞬時速度平均速度速率速度變化量加速度

質點 ：有質量而不計形狀和大小的物質可看成為質點.
參考系：為了描述物體運動的規律,為確定物體的位置、位移被選作參考的物體或物體群,稱為參考系.
位移：用位移表示物體(質點)的位置變化.為從初位置到末位置的有向線段,其大小與路徑無關,方向由起點指向終點.它是一個有大小和方向的物理量,即矢量.
路程：路程是質點運動軌跡的長短.
位移 :表示物體(質點)的位置變化.為從初位置到末位置的有向線段,其大小與路徑無關,方向由起點指向終點.它是一個有大小和方向的物理量,即矢量.
時刻：是時間軸上的一點.
時間:（物理學定義）時間是事件發生到結束的時刻間隔.
平均速度 ：平均速度是指在某段時間內物體運動的位移與所用時間的比值
平均速率：物體通過的路程和通過這段路程所用時間的比
瞬時速度： 運動物體在某一時刻或某一位置時的速度,叫做瞬時速度（簡稱速度）.
加速度:是速度變化量與發生這一變化所用時間的比值（△V/△t）,是描述物體速度改變快慢的物理量,通常用a表示,單位是m/s^2.加速度是矢量,它的方向是物體速度變化（量）的方向,與合外力的方向相同.
斜率：表示一條直線相對於橫坐標軸的傾斜程度

『拾』 動力學的三大基本公式是什麼

1、動量矩定理

動力學普遍定理之一，它給出質點消岩察系的動量矩與質點系受機械作用的沖量矩之間的關系。

2、動能定理

動能具有瞬時性，是指力在一個過程中對物體所做的功等於在這個過程中動能的變化。動能是狀態量，無負值。

合外力(物體所受的外力的總和，根據方向以及受力大小通過正交法能計算出物體最終的合力方向及大小) 對物體所做的功等於物體動能的變化，即末動能減初動能。

動能定理一般只涉及物體運動的始末狀態，通過運動過程中做功時能的轉化求出始末狀態的改變數。但是總的能是遵循能量守恆定律的，能的轉化包括動能、勢能、熱能、光能（高中不涉及）等能的變化。

3、動量定理

如果一個系統不受外力或所受外力的矢量和為零，那麼這個系統的總動量保持不變，這個結論叫做動量守恆定律。

(10)描述剛體整體運動的物理量有哪些擴展閱讀：

質點動力學有兩類基本問題：

1、已知質點的運動，求作用於質點上的力。

2、已知作用於質點上的力，求質點的運動。

求解第一類問題時只要對質點的運動方程取二階導數，得到質點的加速度棗鋒，代入牛頓第二定律，即可求得力；求解第二類問題時需要求解質點運動微分方程或求積分。