Bryła sztywna

Bryła sztywna (inaczej: ciało sztywne, ciało rozciągłe) – pojęcie używane w fizyce oznaczające ciało fizyczne, którego elementy (części, punkty materialne) nie mogą się względem siebie przemieszczać^[1][2][3].

Jest to idealizacja ciał fizycznych, w których uwzględnia się zmiany położenia ich punktów względem siebie i określa się je mianem ośrodków ciągłych.

Położenie, a tym samym i ruch, ciała sztywnego można opisać przez określenie położenia jego wybranego dowolnego punktu, oraz określenie obrotu. Do opisu położenia w trójwymiarowej przestrzeni potrzeba 3 współrzędnych, tak samo do określenia obrotu bryły trzeba 3 współrzędne. W wyniku tego, ciało sztywne w trójwymiarowej przestrzeni ma sześć stopni swobody^[1].

Pojęcie punktu materialnego jest uproszczeniem bryły sztywnej, zakładającym, że ruch obrotowy ciała z pewnych względów nie jest istotny.

Przykład

Pewną ilustracją zachowania się ciała, które w dobrym przybliżeniu jest bryłą sztywną lub nie, jest próba wprawienia w ruch obrotowy jajka. Jajo gotowane jest bryłą sztywną i długo obraca się po pokręceniu. Jajko surowe jest wypełnione cieczą i dlatego nie jest bryłą sztywną. Po lekkim pokręceniu jego wnętrze pozostaje nieruchome, czyli jako całość ma średnio bardzo niewielką prędkość obrotową, dlatego po ustaniu pokręcania dość szybko wytraca prędkość.

Wybrane rodzaje ruchu ciała sztywnego

Za wyróżnione rodzaju ruchu ciała sztywnego można uznać:

• ruch postępowy – dowolna prosta łącząca punktu ciała sztywnego jest bez przerwy równoległa do pierwotnego położenia^[4],
• ruch obrotowy wokół stałej osi – ciało ma ustaloną stałą oś obrotu, która nie może się zmienić. Liczba stopni swobody ciała wynosi jeden^[5],
• ruch płaski – tory punktów ciała sztywnego położone są w płaszczyznach równoległych do wybranej nieruchomej płaszczyzny, która nazywana jest płaszczyzną kierującą. W celu zbadania ruchu ciała wystarczające jest określenie zachowania przekroju równoległego do płaszczyzny kierującej^[6],
• ruch kulisty – jeden punkt ciała sztywnego pozostaje nieruchomy^[7].

Zobacz też

• ruch postępowy bryły sztywnej
• moment bezwładności, twierdzenie Steinera

Przypisy

Bibliografia

• Robert Resnick, David Halliday: Podstawy fizyki. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999. ISBN 83-01-09323-4.
• Tadeusz Niezgodziński: Mechanika Ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999. ISBN 83-01-12730-9.

Linki zewnętrzne

• Informacje o ruchu płaskim