Koncept zatvorenog fizičkog sistema. Zatvoreni sistem je sistem tijela za koji je rezultanta vanjskih sila nula. Zatvoreni i otvoreni sistemi
Force je vektorska fizička veličina. karakterizira interakciju tijela i predstavlja mjeru te interakcije. Razlog za promjenu prirode kretanja tijela.
Svojstva:
Sile se sabiraju prema pravilu paralelograma
Svaka sila se može razložiti na svoje komponente, i to više puta
Sila može biti funkcija brzine i vremena
Mjereno u njutnima.
29. Potencijalne (konzervativne) sile. Potencijalna energija.
Konzervirana snaga - silama, rad mačke na bilo kojem zatvorenom kolu je 0 (sila na niti, elastična sila, elektrostatička sila). Neočuvana sila je sila trenja. Konzervirana sila se može definisati na sledeće načine: 1) sile čiji je rad na bilo kojoj zatvorenoj putanji 0; 2) sile čiji rad ne zavisi od putanje kojom se čestica kreće iz jednog položaja u drugi. U oblasti konzerviranih sila uvodi se koncept energetskog potencijala kao funkcija koordinata. U Sist-u gdje je aktivna samo konzervirana snaga, mehanička energija ostaje konstantna. Energija znoja karakterizira skrivenu rezervu kretanja, koja se tada može manifestirati u obliku srodne energije.
30. Zatvoreni i otvoreni sistemi.
Zatvoreni sistemi- sistem, mačka nije pod utjecajem vanjskih sila ili se njihovo djelovanje može zanemariti. Koncept zatvorenog sistema je idealizacija, on je primenljiv na stvarne sisteme tela u slučajevima kada su unutrašnje sile interakcije između tela sistema mnogo veće od spoljašnjih sila.
31. Zakoni očuvanja u zatvorenim sistemima
U zatvorenom sistemu ispunjena su 3 zakona održanja: zakon održanja količine gibanja p=∑pi=Const, ugaoni moment L=∑Li=Const i ukupna energija E=Emex+Einternal=Const. Kada sistem tijela ne može biti koji se smatraju zatvorenim, primjenjuju se određeni zakoni o očuvanju, uz određene dodatne uslove
32. Veza zakona održanja sa svojstvima i vremenom prostora
Osnova očuvanja energije je homogenost vremena – dvosmislenost svih trenutaka vremena. Očuvanje momenta se zasniva na homogenosti prostora – identičnosti svojstava prostora svih tačaka. Očuvanje ugaonog momenta se zasniva na izotropiji prostora - istovetnosti svojstava prostora u svim pravcima.
33. Zakon održanja količine kretanja u zatvorenim i otvorenim sistemima
Zamah zatvorenog sistema materijalnih tačaka ostaje konstantan. Zamah ostaje konstantan čak i za otvoreni sistem ako je zbir vanjskih sila nula. Za zatvoreni sistem, r=mv=const - dakle, centar mase zatvorenog sistema ili se kreće pravolinijski i jednoliko, ili ostaje nepomičan
34 .Zakon održanja ugaonog momenta u zatvorenim i otvorenim sistemima
Ugaoni moment zatvorenog sistema tačaka ostaje konstantan. Kada je zbroj momenata vanjskih sila oko neke ose jednak 0, moment imp syst koji se odnosi na ovu os ostaje konstantan.
35. Zakon održanja mehaničke i ukupne energije
Ukupna mehanička energija izvora tijela, na koju djeluju samo konzervativne sile, ostaje konstantna.
Ukupna mehanička energija zatvorenog sistema tijela, između kojih djeluju samo konzervativne sile, ostaje konstantna .
U zatvorenom sistemu energija ne nestaje, već prelazi iz jednog oblika u drugi. U zatvorenom sistemu u kojem djeluju samo očuvane sile, zakon održanja energije je ispunjen. 
Sistem se naziva zatvorenim
otvoren (E) (A), (R) i (P) tokovi
Zakon održanja impulsa
Zakon održanja impulsa je formulisan ovako:
ako je zbir vanjskih sila koje djeluju na tijela sistema jednak nuli, tada je impuls sistema očuvan.
Tijela mogu samo razmjenjivati impulse, dok se ukupna vrijednost impulsa ne mijenja. Potrebno je samo zapamtiti da je sačuvan vektorski zbir impulsa, a ne zbir njihovih modula.
Zakon održanja impulsa (Zakon održanja impulsa) tvrdi da je vektorski zbir impulsa svih tijela (ili čestica) zatvorenog sistema konstantna vrijednost.
U klasičnoj mehanici, zakon održanja količine kretanja obično se izvodi kao posljedica Newtonovih zakona. Iz Newtonovih zakona može se pokazati da se pri kretanju u praznom prostoru zamah zadržava u vremenu, a u prisustvu interakcije brzina njegove promjene je određena zbirom primijenjenih sila.
Kao i svaki od osnovnih zakona održanja, zakon održanja impulsa opisuje jednu od osnovnih simetrija, - homogenost prostora.
Kada su tijela u interakciji, impuls jednog tijela može se djelomično ili potpuno prenijeti na drugo tijelo. Ako na sistem tijela ne djeluju vanjske sile drugih tijela, onda se takav sistem naziva zatvorenim.
U zatvorenom sistemu vektorski zbir impulsa svih tijela uključenih u sistem ostaje konstantan za bilo koju interakciju tijela ovog sistema jedno s drugim.
Ovaj fundamentalni zakon prirode naziva se zakon održanja količine kretanja. To je posljedica drugog i trećeg Newtonovog zakona.
Razmotrite bilo koja dva tijela u interakciji koja su dio zatvorenog sistema.
Sile interakcije između ovih tijela će biti označene sa i Prema trećem Newtonovom zakonu Ako ova tijela međusobno djeluju za vrijeme t, tada su impulsi sila interakcije identični u apsolutnoj vrijednosti i usmjereni u suprotnim smjerovima: Primijenimo drugi Newtonov zakon na ove tijela:
gdje su i impulsi tijela u početnom trenutku vremena, i impulsi tijela na kraju interakcije. Iz ovih omjera slijedi:
Ova jednakost znači da se kao rezultat interakcije dva tijela njihov ukupni impuls nije promijenio. Razmatrajući sada sve moguće parne interakcije tijela uključenih u zatvoreni sistem, možemo zaključiti da unutrašnje sile zatvorenog sistema ne mogu promijeniti njegov ukupni impuls, odnosno vektorski zbir impulsa svih tijela uključenih u ovaj sistem.
Fig.1
Pod ovim pretpostavkama, zakoni očuvanja imaju oblik
(1)
(2)
Nakon što smo izvršili odgovarajuće transformacije u izrazima (1) i (2), dobijamo
(3)
(4)
gdje
(5)
Rješavajući jednačine (3) i (5), nalazimo
(6)
(7)
Pogledajmo nekoliko primjera.
1. Kada v 2=0 
(8) 
(9)
Analizirajmo izraze (8) u (9) za dvije lopte različite mase:
a) m 1 = m 2. Ako je druga lopta visila nepomično prije udara ( v 2=0) (slika 2), tada će se nakon udarca prva lopta zaustaviti ( v 1 "=0), a druga će se kretati istom brzinom i u istom smjeru kao i prva lopta koja se kretala prije udara ( v 2 "=v 1);
Fig.2
b) m 1 >m 2. Prva lopta nastavlja da se kreće u istom smeru kao i pre udarca, ali manjom brzinom ( v 1 "<v 1). Brzina druge lopte nakon udarca veća je od brzine prve nakon udarca ( v 2 ">v 1 ") (Sl. 3);
Fig.3
c) m 1
Fig.4
d) m 2 >>m 1 (na primjer, sudar lopte sa zidom). Jednačine (8) i (9) to impliciraju v 1 "= -v 1; v 2 "≈ 2m1 v 2 "/m2.
2. Kada je m 1 =m 2 izrazi (6) i (7) će izgledati ovako v 1 "= v 2; v 2 "= v 1; odnosno kugle jednake mase, takoreći, razmjenjuju brzine.
Apsolutno neelastičan udar- sudara dva tijela, uslijed čega su tijela povezana, krećući se dalje kao jedinstvena cjelina. Apsolutno neelastičan udar može se demonstrirati korištenjem kuglica od plastelina (gline) koje se kreću jedna prema drugoj (slika 5).
Sl.5
Ako su mase loptica m 1 i m 2 , njihove brzine prije udara su ν 1 i ν 2 , tada korištenjem zakona održanja količine kretanja
gdje je v brzina loptica nakon udarca. Onda 
(15.10)
U slučaju da se loptice kreću jedna prema drugoj, one će zajedno nastaviti da se kreću u smjeru u kojem se lopta kretala velikim zamahom. U određenom slučaju, ako su mase loptica jednake (m 1 = m 2), tada
Odredimo kako se kinetička energija loptica mijenja tokom centralnog apsolutno neelastičnog udara. Kako u procesu sudara loptica među njima postoje sile koje zavise od njihovih brzina, a ne od samih deformacija, radi se o disipativnim silama sličnim silama trenja, pa zakon održanja mehaničke energije u ovom slučaju ne bi trebao biti posmatran. Usljed deformacije dolazi do smanjenja kinetičke energije, koja se pretvara u toplinsku ili druge oblike energije. Ovo smanjenje se može odrediti razlikom kinetičke energije tijela prije i nakon udara:
Koristeći (10), dobijamo
Ako je tijelo koje je udareno u početku bilo nepomično (ν 2 =0), onda
i 
Kada je m 2 >> m 1 (masa nepokretnog tijela je vrlo velika), tada je ν<<ν 1 и практически вся кинетическая энергия тела переходит при ударе в другие формы энергии. Поэтому, например, для получения значительной деформации наковальня должна быть значительно массивнее молота. Наоборот, при забивании гвоздей в стену масса молота должна быть гораздо большей (m 1 >>m 2), tada je ν≈ν 1 i skoro sva energija se troši na što veće pomeranje eksera, a ne na trajnu deformaciju zida.
Savršeno neelastičan udar je primjer mehaničkog gubitka energije zbog disipativnih sila.
Zatvoreni i nezatvoreni sistemi.
U zatvorenom sistemu nema interakcije sa okolinom. U otvorenom - je.
Izolovani sistem (zatvoreni sistem) je termodinamički sistem koji ne razmenjuje ni materiju ni energiju sa okolinom. U termodinamici se postulira (kao rezultat generalizacije iskustva) da izolovani sistem postepeno dolazi u stanje termodinamičke ravnoteže iz kojeg ne može spontano izaći (nulti zakon termodinamike).
Sistem se naziva zatvorenim(izolovano 1) ako njegove komponente ne stupaju u interakciju sa eksternim entitetima i nema tokova materije, energije i informacija iz ili u sistem.
Primjer fizičkog zatvorenog sistema topla voda i para u termosici mogu poslužiti. U zatvorenom sistemu količina materije i energije ostaje nepromenjena. Količina informacija može se mijenjati i u smjeru smanjenja i povećanja - ovo je još jedna karakteristika informacija kao početne kategorije univerzuma. Zatvoreni sistem je vrsta idealizacije (modelske reprezentacije), jer je nemoguće potpuno izolovati neki skup komponenti od vanjskih utjecaja.
Konstruišući negaciju gornje definicije, dobijamo definiciju sistema otvoren . Mora se izdvojiti puno vanjskih utjecaja. (E), utječući (tj. dovodeći do promjena) na (A), (R) i (P). Shodno tome, otvorenost sistema je uvek povezana sa tokom procesa u njemu. Vanjski utjecaji se mogu izvesti u obliku nekih sila ili u obliku tokovi supstance, energiju ili informacije koje mogu ući ili izaći iz sistema. Primjer otvorenog sistema je svaka institucija ili preduzeće koje ne može postojati bez materijalnih, energetskih i informacionih potvrda. Očigledno je da proučavanje otvorenog sistema treba da obuhvati proučavanje i opis uticaja spoljašnjih faktora na njega, a prilikom kreiranja sistema treba predvideti mogućnost pojave ovih faktora.
Ovo je sistem tijela koja međusobno djeluju samo jedno na drugo. Ne postoje vanjske sile interakcije.
U stvarnom svijetu takav sistem ne može postojati, ne postoji način da se ukloni bilo kakva vanjska interakcija. Zatvoreni sistem tijela je fizički model, kao što je materijalna tačka model. Ovo je model sistema tijela koja navodno međusobno djeluju samo jedno na drugo, vanjske sile se ne uzimaju u obzir, one se zanemaruju.
Zakon održanja impulsa
U zatvorenom sistemu tela vektor zbir impulsa tijela se ne mijenja kada tijela međusobno djeluju. Ako je impuls jednog tijela povećan, to znači da se u tom trenutku količina gibanja nekog drugog tijela (ili više tijela) smanjila za potpuno isti iznos.
Razmotrimo takav primjer. Djevojčica i dječak kližu. Zatvoreni sistem tijela - djevojčica i dječak (trenje i druge vanjske sile zanemarujemo). Djevojčica stoji mirno, njen zamah je nula, pošto je brzina nula (vidi formulu za zamah tijela). Nakon što se dječak, krećući se određenom brzinom, sudari sa djevojčicom, i ona će početi da se kreće. Sada njeno tijelo ima zamah. Brojčana vrijednost impulsa djevojčice je potpuno ista kao i impuls dječaka smanjen nakon sudara.
Jedno tijelo mase 20 kg kreće se brzinom od , drugo tijelo mase 4 kg kreće se u istom smjeru brzinom od . Koliki je impuls svakog tijela. Koliki je impuls sistema?
Impuls tjelesnog sistema je vektorski zbir impulsa svih tijela u sistemu. U našem primjeru, ovo je zbir dva vektora (pošto se razmatraju dva tijela) koji su usmjereni u istom smjeru, dakle
Prilikom proračuna brzine leta, na osnovu eksperimentalnih podataka, koristi se zakon održanja ugaone količine kretanja pri neelastičnom udaru i zakon održanja ukupne mehaničke energije nakon njegovog završetka.
2. Brzina, fizičko značenje. Prosječna i trenutna brzina translacijske veličine. Jedinice mjere
Brzina je fizička veličina koja karakterizira kretanje tijela u prostoru. Fizičko značenje - Promjena koordinata po jedinici vremena.
Prosječna brzina kretanja karakterizira brzinu promjene putanje u vremenu. Trenutna brzina (često korišten izraz brzina) karakterizira brzinu promjene radijus-vektora materijalne tačke u vremenu. Jedinice: Kilometar na sat, Metar u sekundi
3. mehanički sistem
Mehanički sistem je skup materijalnih tačaka koje su u interakciji jedna s drugom i sa vanjskim tijelima, čije kretanje podliježe zakonima klasične mehanike.
4.Zamah tijela. Jedinica
Moment kretanja tijela je fizička vektorska veličina jednaka proizvodu mase tijela i njegove brzine. Izmjereno kg*m/s
5. Ukupni impuls mehaničkog sistema
zakon održanja impulsa u zatvorenom sistemu, koji je formulisan na sledeći način: ukupni impuls zatvorenog sistema tela ostaje konstantan za bilo kakve interakcije tela ovog sistema jedna sa drugom.
6. zatvoreni mehanički sistem
Zatvorenim mehanički sistem tačaka nazivamo takav sistem u kojem je kretanje čestica uzrokovano samo interakcijskim silama ili unutrašnjim silama
7. Zakon održanja impulsa zatvorenog mehaničkog sistema općenito i njegova primjena u ovom radu
p=p 1 +p 2 = konst.
Formula izražava zakon održanja impulsa u zatvorenom sistemu, koji je formuliran na sljedeći način: ukupni impuls zatvorenog sistema tijela ostaje konstantan za bilo koju interakciju tijela ovog sistema jedno s drugim. Drugim riječima, unutrašnje sile ne mogu promijeniti ukupni impuls sistema ni u apsolutnoj vrijednosti ni u smjeru.
8. pojam energije kinetička energija tijela mjerne jedinice
Energija je opća kvantitativna mjera kretanja i interakcije svih vrsta materije. Kinetička energija je vrijednost jednaka polovini proizvoda mase tijela i kvadrata njegove brzine. = J
9. potencijalna energija tijela podignutog iznad površine zemlje.potencijalna energija sabijene opruge
Potencijalna energija - energija interakcije tijela ili dijelova tijela
Vrijednost mgh je potencijalna energija tijela podignutog na visinu h iznad nulte razine.
je potencijalna energija komprimirane opruge
10. zakon održanja mehaničke energije.uslovi za njegovu primjenu primjena ovog zakona na ovaj rad
Ako sile, sile trenja i otpora ne djeluju u zatvorenom sistemu, tada zbir kinetičke i potencijalne energije svih tijela sistema ostaje konstantan.
11.elastični i neelastični udari
- apsolutno elastična, pri čemu je ukupna mehanička energija očuvana, odnosno unutrašnja energija čestica se ne mijenja. Nema deformacija u tijelima u interakciji.
Apsolutno neelastična, u kojem se čestice "lijepe zajedno", krećući se dalje kao cjelina ili miruju. Kinetička energija se djelomično ili potpuno pretvara u unutrašnju energiju.
12 izvođenje formule za proračun
Kada se metak sudari sa klatnom, važi zakon održanja impulsa
gdje m- težina metka M je masa klatna, v- brzina metka V je brzina klatna neposredno nakon udara.
mehanički sistem materijalne tačke ili tela je takav njihov skup u kojem položaj ili kretanje svake tačke (ili tela) zavisi od položaja i kretanja svih ostalih.
Materijalno apsolutno kruto tijelo ćemo također smatrati kao sistem materijalnih tačaka koje formiraju ovo tijelo i međusobno su povezane tako da se udaljenosti između njih ne mijenjaju, ostaju konstantne cijelo vrijeme.
Klasičan primjer mehaničkog sistema je solarni sistem, u kojem su sva tijela povezana silama međusobnog privlačenja. Drugi primjer mehaničkog sistema je svaka mašina ili mehanizam u kojem su sva tijela povezana šarkama, šipkama, kablovima, kaiševima itd. (tj. različiti geometrijski odnosi). U ovom slučaju na tijela sistema djeluju sile međusobnog pritiska ili napetosti koje se prenose preko veza.
Skup tijela između kojih nema interakcijskih sila (na primjer, grupa aviona koji leti u zraku) ne čini mehanički sistem.
Sile koje djeluju na tačke ili tijela sistema mogu se podijeliti na vanjske i unutrašnje.
Eksterni nazivaju se sile koje djeluju na tačke sistema iz tačaka ili tijela koja nisu dio ovog sistema.
interni nazivaju se sile koje djeluju na tačke sistema iz drugih tačaka ili tijela istog sistema. Vanjske sile ćemo označiti simbolom - , a unutrašnje - .
I vanjske i unutrašnje sile mogu biti redom ili aktivan, ili reakcije veze.
Bond reakcije ili jednostavno - reakcije, to su sile koje ograničavaju kretanje tačaka sistema (njihove koordinate, brzinu itd.). U statici, to su bile sile koje zamjenjuju veze.
Aktivne ili date snage Zovu se sve sile osim reakcija.
Podjela sila na vanjske i unutrašnje je uslovna i ovisi o kretanju kojeg sistema tijela razmatramo. Na primjer, ako uzmemo u obzir kretanje cijelog Sunčevog sistema kao cjeline, tada će sila privlačenja Zemlje prema Suncu biti unutrašnja; dok proučavamo kretanje Zemlje u njenoj orbiti oko Sunca, ista sila će se smatrati vanjskom.
Unutrašnje sile imaju sledeća svojstva:
1. Geometrijski zbir (glavni vektor) svih unutrašnjih sila sistema jednak je nuli.
Prema trećem zakonu dinamike, bilo koje dvije tačke sistema djeluju jedna na drugu sa jednakim po veličini i suprotno usmjerenim silama i , čiji je zbir jednak nuli.
2.Zbir momenata (glavnog momenta) svih unutrašnjih sila sistema oko bilo kojeg centra ili ose jednak je nuli. Ako uzmemo proizvoljan centar O, zatim . Sličan rezultat će se dobiti kada se računaju momenti oko ose. Dakle, za ceo sistem biće:
Iz dokazanih svojstava, međutim, ne proizilazi da su unutrašnje sile međusobno uravnotežene i da ne utiču na kretanje sistema, jer se te sile primenjuju na drugačije materijalnih tačaka ili tela i može izazvati međusobna pomeranja ovih tačaka ili tela. Unutrašnje sile će biti uravnotežene kada je sistem koji se razmatra apsolutno kruto tijelo.
zatvoreni sistem je sistem na koji ne djeluju vanjske sile.
Primjer fizičkog zatvorenog sistema su topla voda i para u termosici. U zatvorenom sistemu količina materije i energije ostaje nepromenjena. Zatvoreni sistem je vrsta idealizacije (modelske reprezentacije), jer je nemoguće potpuno izolovati neki skup komponenti od vanjskih utjecaja.
19. Zakon održanja impulsa.
Zakon održanja impulsa: Vektorski zbir impulsa dvaju tijela prije interakcije jednak je vektorskom zbiru njihovih impulsa nakon interakcije.
Označavamo mase dvaju tijela i i brzine prije interakcije i nakon interakcije (sudara)
Prema trećem Newtonovom zakonu, sile koje djeluju na tijela tokom njihove interakcije su jednake po apsolutnoj vrijednosti i suprotne po smjeru; tako da se mogu označiti
Za promene impulsa tela tokom njihove interakcije, na osnovu Impulsa sile, može se zapisati na sledeći način
Za prvo tijelo:
Za drugo tijelo:
I onda dobijamo da zakon održanja impulsa izgleda ovako:
Eksperimentalna istraživanja interakcija različitih tijela – od planeta i zvijezda do atoma i elementarnih čestica – pokazala su da u bilo kojem sistemu tijela međusobno djeluju u odsustvu djelovanja sila drugih tijela koja nisu uključena u sistem. , ili su jednaki nuli, zbir impulsa tijela ostaje nepromijenjen.
Neophodan uslov za primenu zakon održanja impulsa za sistem tijela u interakciji je korištenje inercijalnog referentnog okvira.
Vrijeme interakcije tijela
Momentum 1 tijelo prije interakcije
Moment 2 tijela prije interakcije
Moment 1 tijela nakon interakcije
Momentum 2 tijelo nakon interakcije