剛體 〈Rigid Body〉

剛體 〈Rigid Body〉
台北市立第一女子高級中學96級林妏霙/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

剛體的定義：
具有一定大小與形狀的物體，組成此物體的每個質點之間的相對位置是固定的。因此不管在任何一種情況下，只要知道剛體上任意兩點的運動情形，則整個剛體的運動即可完全掌控。

剛體的運動一般可分為兩種形式：即移動及旋轉運動。通常剛體在空間中運動的任一瞬間，都會兼具兩者(即移動與轉動同時進行)。而由於轉動與移動彼此具有獨立性，因此一般解題的時候，我們通常會先觀察物體運動的情形，再將移動與轉動分開逐一分析。

剛體的移動：
把剛體看成質量集中在質心的一個點在運動，如此一來，其運動只需用質心系統的運動解決即可。

剛體的轉動：
相對於移動的轉動，我們將討論外力對物體上某點造成的力矩與物體的角動量之間的關係。為了運用轉動方程式，我們必須先計算物體的慣性質量，再帶入計算。
(詳細內容請參照轉動力學)

簡單來說，雖然完美的剛體事實上並不存在，但是剛體這個想法卻是一個相當有用的理想化概念，對簡化題目來說也是相當有幫助的。

實際運用
研究剛體運動，對於齒輪、凸輪等許多機械的設計與運轉均有很大的幫助。

參考資料：
1. Benson, Harris(1996). University Physics. John Wiley & Sons Inc.
2. Halliday, Resnick,& Walker. 物理(上)(第七版)。 全華出版。
3. http://elearning.stut.edu.tw/mechanical … h16/16.htm