质心(即质量中心)实际上是与质点系质量分布有关的一个代表点,它的位置在平均意义上代表着质量分布的中心。 对于分立质点组成的质点系(如图所示),如果用和表示系统中第个质点的质量和位矢,用表示质心的位矢,则有:
对于质量连续分布的物体,质心的位矢为: 质心位置的三个直角坐标为:
其中的质量元又可表示为: 质量线分布时, 质量面分布时, 质量体分布时,
注意:重心和质心是两个不同的概念。
当系统中每个质点都在运动时,系统质心的位置也要发生变化。现在,我们从牛顿第二定律和第三定律直接推导出质心的运动定理。 由质心位矢公式: 可得到质心速度: 和质心加速度: 由牛顿第二定律,个质点组成的系统中各个质点的运动方程为: 将上列的个方程相加后,即得:
上式表明,不管物体的质量如何分布,也不管外力作用在物体的什么位置,质心的运动等同于一个质点的运动,这个质点具有物体的总质量,它受到的外力为物体所受的所有外力的矢量和,称为质心运动定理。