Tuhé těleso a jeho pohyby

Tuhé těleso je pouze model (abstrakce, idealizace skutečných těles). Zavádí se proto, abychom nemuseli brát zatím při řešení úloh v úvahu deformaci těles.

Tuhé těleso je ideální těleso, jehož tvar ani objem se nemění účinkem libovolně velkých sil. Je charakterizováno hmotností a geometrickými rozměry, které vymezují určitý objem . Je tvořeno soustavou vzájemně pevně vázaných hmotných bodů.

Při studiu silových účinků na tuhé těleso se tedy nezajímáme o deformace, ale pouze o pohybové účinky působících sil na tuhé těleso.

Každý pohyb tuhého tělesa si lze představit jako pohyb složený z pohybu:

1. posuvného (translace) – při něm se všechny body tělesa pohybují stejnou rychlostí po vzájemně rovnoběžných trajektoriích.

Železniční vagón jedoucí po přímé trati, bedna posunovaná po podlaze, píst ve spalovacím motoru, …

2. otáčivého (rotace) – při něm se všechny body tělesa pohybují se stejnou úhlovou rychlostí po soustředných kružnicích, jejichž středy leží na ose otáčení. Otáčivý pohyb se děje vždy kolem nějaké okamžité osy otáčení. Pro jednoduchost budeme uvažovat, že se poloha osy, kolem níž těleso rotuje, nemění.

Vodovodní kohoutek, dveře, ventilátor, brusný kotouč, CDčko v mechanice počítače, …

V praxi dochází ke skládání obou pohybů v jeden. Pozor! Skládání pohybů není obecně komutativní.

Kolo u bicyklu koná dva pohyby: otáčí se kolem osy procházející středem kolem a zároveň se pohybuje směrem dopředu rychlostí bicyklu. Země při svém pohybu kolem Slunce koná rotační pohyb kolem osy a zároveň se pohybuje po elipse, v jejímž ohnisku je Slunce.