Rigidität

Rigidität bezeichnet in der Physik, Technik und Mathematik die Eigenschaft eines Objekts, seine Form oder die Abstände zwischen Punkten unter äußeren Kräften weitgehend beizubehalten. In der klassischen Mechanik dient ein idealisierter starrer Körper als Modell, bei dem die Distanzen zwischen allen Punkten unverändert bleiben. Die Bewegungen eines starren Körpers bestehen ausschließlich aus Translation und Rotation; Deformationen werden vernachlässigt.

Reale Materialien zeigen dagegen eine endliche Steifigkeit und können sich unter Last dehnen oder knicken. Die Begriffe Starrheit und Steifigkeit werden oft unterschieden: Starrheit beschreibt das maximale Widerstehen gegenüber Verformung, Steifigkeit bezeichnet den quantitativen Widerstand, der sich aus Materialeigenschaften (zum Beispiel dem Elastizitätsmodul) und Geometrie ergibt. Selbst bei hohen Lasten bleibt eine Restverformung möglich, weshalb Ingenieure Starrheit approximieren, aber nicht perfektionieren.

Anwendungsbereiche umfassen Struktur- und Maschinenbau, Robotik, Computergraphik und Simulationen. In der Strukturmechanik werden Bauwerke häufig mit starren Elementen modelliert; in der Robotik dienen starre Körper als Grundbausteine von Manipulatoren. In der Grafik- und Animationssoftware werden Objekte oft als Starrkörper behandelt, bevor sie verformt oder geriggt werden, um Bewegungen realistisch zu animieren.

Darüber hinaus bezeichnet Rigidity in der Geometrie die Eigenschaft eines Stützgerüsts (Framework), die Abstände der Kanten durch Formveränderungen beizubehalten. Man unterscheidet lokale Rigidity (nur triviale Bewegungen) von globaler Rigidity (eindeutige Realisierung bis Spiegelung).