“理想刚体”是一种有限尺寸,可以忽略形变的固体。不论是否感受到外力,在刚体内部,点与点之间的距离都不会改变。根据相对论,这种物体不可能实际存在,但物体通常可以假定为完美刚体,前提是必须满足运动速度超小于光速的条件。
一个刚体在做平移运动。
如右图所示,从时间
t
1
{\displaystyle t_{1}}
到时间
t
2
{\displaystyle t_{2}}
,当刚体在做平移运动时,任意内部两点,点P与点Q的轨迹(以黑色实线表示)相互平行,线段
P
Q
¯
{\displaystyle {\overline {PQ}}}
(以黑色虚线表示)的方向保持恒定、长度不会改变。
挑选刚体内部一点G来代表整个刚体,则在刚体内部任意一点P的位置
r
P
{\displaystyle \mathbf {r} _{P}}
为
r
P
=
r
G
+
r
P
/
G
{\displaystyle \mathbf {r} _{P}=\mathbf {r} _{G}+\mathbf {r} _{P/G}}
;
其中,
r
G
{\displaystyle \mathbf {r} _{G}}
、
r
P
/
G
{\displaystyle \mathbf {r} _{P/G}}
分别是点G的位置、点P对于点G的相对位置。
呈平移运动的刚体,其平移速度是向量,是其位置向量的时间变化率,即点G的速度。由于
r
P
/
G
{\displaystyle \mathbf {r} _{P/G}}
是常向量,其时间变化率为零,点P的速度等于点G的速度:
v
P
=
v
G
{\displaystyle \mathbf {v} _{P}=\mathbf {v} _{G}}
。
同样原因,点P的加速度等于点G的加速度:
a
P
=
a
G
{\displaystyle \mathbf {a} _{P}=\mathbf {a} _{G}}
。
所以,呈平移运动的刚体,其内部所有质点的速度都相同、加速度也相同。
