Suletud füüsilise süsteemi mõiste. Suletud süsteem on kehade süsteem, mille välisjõudude resultant on null. Suletud ja avatud süsteemid
Jõud on vektorfüüsikaline suurus. iseloomustavad kehade vastastikmõju ja on selle vastasmõju mõõdupuuks. Keha liikumise olemuse muutumise põhjus.
Omadused:
Jõud liidetakse rööpkülikureegli järgi
Mis tahes jõudu saab jagada selle komponentideks ja seda korduvalt
Jõud võib olla kiiruse ja aja funktsioon
Mõõdetud njuutonites.
29. Potentsiaalsed (konservatiivsed) jõud. Potentsiaalne energia.
Konserveeritud jõud - jõud, on kassi töö mis tahes suletud ahelal 0 (ahela jõud, elastsusjõud, elektrostaatiline jõud). Konserveerimata jõud on hõõrdejõud. Konserveeritud jõudu saab defineerida järgmiselt: 1) jõud, mille töö mis tahes suletud teel on 0; 2) jõud, mille töö ei sõltu teest, mida mööda osake liigub ühest asendist teise. Konserveeritud jõudude valdkonnas võetakse kasutusele energiapotentsiaali mõiste koordinaatide funktsioonina. Sistis, kus on aktiivne ainult konserveeritud võimsus, jääb mehaaniline energia konstantseks. Higienergia iseloomustab varjatud liikumisvaru, mis võib seejärel avalduda sugulasenergia kujul.
30. Suletud ja avatud süsteemid.
Suletud süsteemid- syst, kassi ei mõjuta välised jõud või nende tegevus võib jääda tähelepanuta. Suletud süsteemi mõiste on idealiseerimine, see on rakendatav reaalsete kehasüsteemide jaoks juhtudel, kui süsteemi kehade vastasmõju sisejõud on palju suuremad kui välised jõud.
31. Säilitusseadused suletud süsteemides
Suletud süsteemis on täidetud 3 jäävusseadust: impulsi jäävuse seadus p=∑pi=Const, nurkimpulss L=∑Li=Const ja koguenergia E=Emex+Einternal=Const Kui kehade süsteemi ei saa loetakse suletuks, kohaldatakse teatud kaitseseadusi teatud lisatingimustel
32. Jäävusseaduste seos ruumi omaduste ja ajaga
Energiasäästu aluseks on aja homogeensus – kõigi ajahetkede mitmetähenduslikkus. Impulsi jäävuse aluseks on ruumi homogeensus – kõigi punktide ruumi omaduste identsus. Nurkmomendi jäävuse aluseks on ruumi isotroopia – ruumi omaduste võrdsus igas suunas.
33. Impulsi jäävuse seadus suletud ja avatud süsteemides
Materiaalsete punktide suletud süsteemi impulss jääb muutumatuks. Impulss jääb konstantseks ka avatud süsteemi korral, kui välisjõudude summa on null. Suletud süsteemi puhul р=mv=const - seega suletud süsteemi massikese kas liigub sirgjooneliselt ja ühtlaselt või jääb paigale
34 .Nurkmomendi jäävuse seadus suletud ja avatud süsteemides
Suletud punktisüsteemi nurkimment jääb konstantseks. Kui mõne telje suhtes mõjuvate välisjõudude momentide summa on 0, jääb sellele teljele viitav moment imp syst konstantseks.
35. Mehaanilise ja koguenergia jäävuse seadus
Kehade allika mehaaniline koguenergia, millele mõjuvad ainult konservatiivsed jõud, jääb muutumatuks.
Suletud kehade süsteemi mehaaniline koguenergia, mille vahel toimivad ainult konservatiivsed jõud, jääb muutumatuks .
Suletud süsteemis energia ei kao, vaid läheb ühest vormist teise. Suletud süsteemis, kus toimivad ainult alalhoidlikud jõud, on energia jäävuse seadus täidetud. 
Süsteemi nimetatakse suletud
avatud (E) (A), (R) ja (P) voolab
Impulsi jäävuse seadus
Impulsi jäävuse seadus on sõnastatud järgmiselt:
kui süsteemi kehadele mõjuvate välisjõudude summa on võrdne nulliga, siis süsteemi impulss säilib.
Kehad saavad vahetada ainult impulsse, samas kui impulsi koguväärtus ei muutu. Tuleb ainult meeles pidada, et impulsside vektorsumma säilib, mitte nende moodulite summa.
Impulsi jäävuse seadus (Impulsi jäävuse seadus) kinnitab, et suletud süsteemi kõigi kehade (või osakeste) momentide vektorsumma on konstantne väärtus.
Klassikalises mehaanikas tuletatakse impulsi jäävuse seadus tavaliselt Newtoni seaduste tulemusena. Newtoni seadustest saab näidata, et tühjas ruumis liikudes säilib impulss ajas ning vastastikmõju olemasolul määrab selle muutumise kiiruse rakendatud jõudude summa.
Nagu iga põhiline säilitusseadus, kirjeldab ka impulsi jäävuse seadus ühte põhisümmeetriat, ruumi homogeensus.
Kui kehad interakteeruvad, võib ühe keha impulss osaliselt või täielikult üle kanda teisele kehale. Kui kehade süsteemi ei mõjuta teiste kehade välised jõud, siis nimetatakse sellist süsteemi suletud.
Suletud süsteemis jääb kõigi süsteemi kuuluvate kehade impulsside vektorsumma selle süsteemi kehade omavahelise interaktsiooni korral konstantseks.
Seda põhilist loodusseadust nimetatakse impulsi jäävuse seaduseks. See on Newtoni teise ja kolmanda seaduse tagajärg.
Mõelge kahele vastastikku toimivale kehale, mis on osa suletud süsteemist.
Nende kehade vastastikmõju jõude tähistatakse ja Vastavalt Newtoni kolmandale seadusele Kui need kehad interakteeruvad aja t jooksul, siis on vastasmõju jõudude impulsid absoluutväärtuselt identsed ja suunatud vastupidises suunas: Rakendame neile Newtoni teist seadust. kehad:
kus ja on kehade momendid esialgsel ajahetkel ning kehade momendid vastastikmõju lõpus. Nendest suhtarvudest järeldub:
See võrdsus tähendab, et kahe keha vastastikmõju tulemusena ei ole nende summaarne impulss muutunud. Arvestades nüüd kõiki võimalikke suletud süsteemi kuuluvate kehade paaride vastasmõjusid, võime järeldada, et suletud süsteemi sisejõud ei saa muuta selle koguimpulssi, st kõigi sellesse süsteemi kuuluvate kehade momentide vektorsummat.
Joonis 1
Nende eelduste kohaselt on kaitseseadustel vorm
(1)
(2)
Olles teinud vastavad teisendused avaldistes (1) ja (2), saame
(3)
(4)
kus
(5)
Lahendades võrrandid (3) ja (5), leiame
(6)
(7)
Vaatame mõnda näidet.
1. Millal v 2=0 
(8) 
(9)
Analüüsime avaldisi (8) punktis (9) kahe erineva massiga kuuli jaoks:
a) m 1 \u003d m 2. Kui teine pall rippus enne lööki liikumatult ( v 2=0) (joonis 2), siis pärast lööki esimene kuul peatub ( v 1"=0) ja teine liigub sama kiirusega ja samas suunas kui esimene pall, mis liikus enne kokkupõrget ( v 2"=v 1);
Joonis 2
b) m 1 > m 2. Esimene pall jätkab liikumist samas suunas nagu enne kokkupõrget, kuid aeglasemalt ( v 1"<v 1). Teise kuuli kiirus pärast kokkupõrget on suurem kui esimese kuuli kiirus pärast kokkupõrget ( v 2">v 1") (joonis 3);
Joonis 3
c) m 1
Joonis 4
d) m 2 >>m 1 (näiteks kuuli kokkupõrge seinaga). Võrrandid (8) ja (9) viitavad sellele v 1"= -v 1; v 2"≈ 2m1 v 2"/m2.
2. Kui m 1 =m 2 näevad välja avaldised (6) ja (7). v 1"= v 2; v 2"= v 1; st võrdse massiga pallid vahetavad justkui kiirust.
Absoluutselt mitteelastne mõju- kahe keha kokkupõrge, mille tulemusena kehad ühendatakse, liikudes edasi ühtse tervikuna. Absoluutselt mitteelastset lööki saab demonstreerida üksteise poole liikuvate plastiliini (savi) pallide abil (joonis 5).
Joonis 5
Kui kuulide massid on m 1 ja m 2, on nende kiirused enne kokkupõrget ν 1 ja ν 2, siis impulsi jäävuse seadust kasutades
kus v on kuulide kiirus pärast kokkupõrget. Siis 
(15.10)
Üksteise poole liikuvate pallide puhul jätkavad nad koos liikumist selles suunas, kuhu pall suure hooga liikus. Konkreetsel juhul, kui kuulide massid on võrdsed (m 1 \u003d m 2), siis
Teeme kindlaks, kuidas muutub kuulide kineetiline energia keskse absoluutselt mitteelastse löögi ajal. Kuna kuulide kokkupõrke protsessis on jõud, mis sõltuvad nende kiirustest, mitte deformatsioonidest endist, on tegemist hõõrdejõududega sarnaste hajutavate jõududega, mistõttu mehaanilise energia jäävuse seadus ei tohiks sel juhul kehtida. jälgida. Deformatsiooni tõttu väheneb kineetiline energia, mis muundatakse soojus- või muuks energiaks. Seda langust saab määrata kehade kineetilise energia erinevusega enne ja pärast kokkupõrget:
Kasutades (10), saame
Kui löödav keha oli algul liikumatu (ν 2 =0), siis
ja 
Kui m 2 >> m 1 (liikumatu keha mass on väga suur), siis 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), siis ν≈ν 1 ja peaaegu kogu energia kulub naela võimalikult suurele liikumisele, mitte seina jäävdeformatsioonile.
Täiesti mitteelastne löök on näide hajutavatest jõududest tingitud mehaanilisest energiakadust.
Suletud ja mittesuletud süsteemid.
Suletud süsteemis puudub suhtlus keskkonnaga. Avatud - on.
Isoleeritud süsteem (suletud süsteem) on termodünaamiline süsteem, mis ei vaheta keskkonnaga ainet ega energiat. Termodünaamikas postuleeritakse (kogemuse üldistamise tulemusena), et isoleeritud süsteem jõuab järk-järgult termodünaamilise tasakaalu seisundisse, millest ta ei saa spontaanselt väljuda (termodünaamika nullseadus).
Süsteemi nimetatakse suletud(eraldatud 1), kui selle komponendid ei suhtle väliste olemitega ning süsteemist või süsteemist ei voola ainet, energiat ega teavet.
Näide füüsilisest suletud süsteemist serveerida saab termoses kuuma vett ja auru. Suletud süsteemis jääb aine ja energia hulk muutumatuks. Infohulk võib muutuda nii vähenemise kui ka suurenemise suunas – see on veel üks info kui universumi algkategooria tunnusjoon. Suletud süsteem on omamoodi idealiseerimine (mudelesitus), kuna mõnda komponentide komplekti on võimatu välismõjudest täielikult eraldada.
Konstrueerides ülaltoodud definitsiooni eituse, saame süsteemi definitsiooni avatud . Sellele tuleb eraldada palju väliseid mõjutusi. (E), mis mõjutab (st viib muutusteni) edasi (A), (R) ja (P). Järelikult on süsteemi avatus alati seotud selles toimuvate protsesside kulgemisega. Välised mõjud võivad toimuda mõne jõutegevuse või jõutegevuse vormis voolab ained, energia või teave, mis võivad süsteemi siseneda või sealt väljuda. Avatud süsteemi näide on mis tahes asutus või ettevõte, mis ei saa eksisteerida ilma materjalide, energia ja teabe laekumiseta. Ilmselt peaks avatud süsteemi uurimine hõlmama välistegurite mõju uurimist ja kirjeldamist sellele ning süsteemi loomisel tuleks ette näha nende tegurite ilmnemise võimalus.
See on kehade süsteem, mis suhtlevad ainult üksteisega. Puuduvad vastasmõju välised jõud.
Reaalses maailmas sellist süsteemi eksisteerida ei saa, mingit välist interaktsiooni ei saa kuidagi eemaldada. Suletud kehade süsteem on füüsiline mudel, nagu ka materiaalne punkt on mudel. See on mudel kehade süsteemist, mis väidetavalt suhtlevad ainult üksteisega, väliseid jõude ei võeta arvesse, need jäetakse tähelepanuta.
Impulsi jäävuse seadus
Suletud kehade süsteemis vektor kehade momentide summa kehade vastasmõjul ei muutu. Kui ühe keha impulss on suurenenud, siis see tähendab, et sel hetkel on mõne teise keha (või mitme keha) impulss langenud täpselt sama palju.
Vaatleme sellist näidet. Tüdruk ja poiss uisutavad. Suletud kehade süsteem - tüdruk ja poiss (jätame tähelepanuta hõõrdumise ja muud välised jõud). Tüdruk seisab paigal, tema hoog on null, kuna kiirus on null (vt kehahoo valemit). Pärast seda, kui poiss, liikudes teatud kiirusega, põrkab tüdrukuga kokku, hakkab ka tema liikuma. Nüüd on tema kehal hoog. Tüdruku hoo arvuline väärtus on täpselt sama suur, kui poisi hoog pärast kokkupõrget vähenes.
Üks 20 kg kaaluv keha liigub kiirusega , teine 4 kg massiga keha liigub samas suunas kiirusega . Mis on iga keha hoog. Mis on süsteemi hoog?
Kehasüsteemi impulss on süsteemi kõigi kehade impulsside vektorsumma. Meie näites on see kahe vektori summa (kuna vaadeldakse kahte keha), mis on suunatud samas suunas, seega
Lennukiiruse arvutamisel kasutatakse katseandmete põhjal nurkimpulsi jäävuse seadust mitteelastse löögi ajal ja mehaanilise koguenergia jäävuse seadust pärast selle lõppemist.
2. Kiirus.Füüsiline tähendus. Translatsioonisuuruse keskmine ja hetkekiirus Mõõtühikud
Kiirus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha liikumist ruumis. Füüsiline tähendus – koordinaatide muutumine ajaühiku kohta.
Keskmine liikumiskiirus iseloomustab teekonna muutumise kiirust ajas. Hetkeline kiirus (tavaliselt kasutatav termin kiirust) iseloomustab materiaalse ajapunkti raadiusvektori muutumise kiirust. Ühikud: kilomeeter tunnis, meeter sekundis
3. mehaaniline süsteem
Mehaaniline süsteem on omavahel ja väliskehadega interakteeruvate materiaalsete punktide kogum, mille liikumine allub klassikalise mehaanika seadustele.
4.Keha hoog.Ühik
Keha impulss on füüsikaline vektorsuurus, mis võrdub keha massi ja kiiruse korrutisega. Mõõdetud kg*m/s
5. Mehaanilise süsteemi koguimpulss
impulsi jäävuse seadus suletud süsteemis, mis on sõnastatud järgmiselt: suletud kehade süsteemi koguimpulss jääb konstantseks selle süsteemi kehade mis tahes vastastikmõju korral.
6.suletud mehaaniline süsteem
Suletud mehaaniliseks punktide süsteemiks nimetame sellist süsteemi, milles osakeste liikumine on tingitud ainult vastasmõjujõududest ehk sisejõududest
7. Suletud mehaanilise süsteemi impulsi jäävuse seadus üldisemalt ja selle rakendamine antud töö jaoks
p=p 1 +p 2 = konst.
Valem väljendab impulsi jäävuse seadus suletud süsteemis, mis on sõnastatud järgmiselt: suletud kehade süsteemi koguimpulss jääb konstantseks selle süsteemi kehade omavahelise interaktsiooni korral. Teisisõnu, sisejõud ei saa muuta süsteemi kogumomenti ei absoluutväärtuses ega suunas.
8. energia mõiste.keha kineetiline energia.mõõtühikud
Energia on igat tüüpi aine liikumise ja vastastikmõju üldine kvantitatiivne mõõt. Kineetiline energia on väärtus, mis võrdub poolega keha massist ja selle kiiruse ruudust. =J
9. maapinnast kõrgemale tõstetud keha potentsiaalne energia.kokkusurutud vedru potentsiaalne energia
Potentsiaalne energia - kehade või kehaosade vastastikmõju energia
Väärtus mgh on keha potentsiaalne energia, mis on tõstetud kõrgusele h üle nulltaseme.
on kokkusurutud vedru potentsiaalne energia
10. mehaanilise energia jäävuse seadus.selle rakendamise tingimused.selle seaduse rakendamine sellele tööle
Kui suletud süsteemis ei toimi jõud, hõõrde- ja takistusjõud, siis jääb süsteemi kõigi kehade kineetilise ja potentsiaalse energia summa konstantseks..
11.elastsed ja mitteelastsed amordid
- absoluutselt elastne, mille juures kogu mehaaniline energia säilib, see tähendab, et osakeste siseenergia ei muutu. Koostoimivates kehades deformatsioone ei esine.
Absoluutselt mitteelastne, milles osakesed "kleepuvad kokku", liikudes edasi tervikuna või puhkeasendis. Kineetiline energia muundatakse osaliselt või täielikult siseenergiaks.
12 arvutusvalemi tuletamine
Kui kuul põrkab kokku pendliga, kehtib impulsi jäävuse seadus
kus m- kuuli kaal M on pendli mass, v- kuuli kiirus V on pendli kiirus vahetult pärast lööki.
mehaaniline süsteem materiaalsed punktid ehk kehad on selline nende kogum, milles iga punkti (või keha) asend või liikumine sõltub kõigi teiste asendist ja liikumisest.
Samuti käsitleme materjali absoluutselt jäika kehana materiaalsete punktide süsteemi, mis moodustavad selle keha ja on omavahel seotud nii, et nendevahelised kaugused ei muutu, need jäävad kogu aeg konstantseks.
Klassikaline näide mehaanilisest süsteemist on päikesesüsteem, kus kõik kehad on omavahel ühendatud vastastikuse tõmbejõu abil. Teine näide mehaanilisest süsteemist on mis tahes masin või mehhanism, milles kõik korpused on ühendatud hingede, vardade, kaablite, rihmade jne abil. (st erinevad geomeetrilised seosed). Sel juhul mõjuvad süsteemi kehadele vastastikuse surve või pinge jõud, mis kanduvad edasi ühenduste kaudu.
Kehade kogum, mille vahel puuduvad vastasmõjujõud (näiteks õhus lendav lennukirühm), ei moodusta mehaanilist süsteemi.
Süsteemi punktidele või kehadele mõjuvad jõud võib jagada välisteks ja sisemisteks.
Väline nimetatakse jõududeks, mis mõjuvad süsteemi punktidele punktidest või kehadest, mis ei ole selle süsteemi osad.
sisemine nimetatakse jõududeks, mis mõjuvad süsteemi punktidele sama süsteemi teistest punktidest või kehadest. Väliseid jõude tähistame sümboliga - , ja sisemisi - .
Nii välis- kui ka sisejõud võivad olla omakorda või aktiivne, või sidemete reaktsioonid.
Bondi reaktsioonid või lihtsalt - reaktsioonid, need on jõud, mis piiravad süsteemi punktide liikumist (nende koordinaadid, kiirus jne). Staatikas olid need sidemeid asendavad jõud.
Aktiivsed või antud jõud Kutsutakse kõiki jõude, välja arvatud reaktsioonid.
Jõudude jagunemine välisteks ja sisemisteks on tinglik ja sõltub sellest, millise kehade süsteemi liikumist me vaatleme. Näiteks kui vaadelda kogu päikesesüsteemi liikumist tervikuna, siis on Maa tõmbejõud Päikese poole sisemine; Uurides Maa liikumist tema orbiidil ümber Päikese, peetakse sama jõudu väliseks.
Sisejõududel on järgmised omadused:
1. Süsteemi kõigi sisejõudude geomeetriline summa (peavektor) on võrdne nulliga.
Dünaamika kolmanda seaduse kohaselt mõjuvad süsteemi mis tahes kaks punkti teineteisele võrdse suuruse ja vastassuunaliste jõududega ja , mille summa on võrdne nulliga.
2.Süsteemi kõigi sisejõudude momentide (peamomentide) summa mis tahes keskpunkti või telje suhtes on võrdne nulliga. Kui võtame suvalise keskuse O, siis. Sarnane tulemus saadakse momentide arvutamisel telje ümber. Seetõttu on see kogu süsteemi jaoks järgmine:
Tõestatud omadustest ei järeldu aga, et sisejõud on omavahel tasakaalus ega mõjuta süsteemi liikumist, kuna need jõud rakenduvad erinev materiaalsed punktid või kehad ja võivad põhjustada nende punktide või kehade vastastikust nihkumist. Sisejõud on tasakaalus, kui vaadeldav süsteem on absoluutselt jäik keha.
suletud süsteem on süsteem, millele välised jõud ei mõju.
Füüsiliselt suletud süsteemi näide on kuum vesi ja aur termoses. Suletud süsteemis jääb aine ja energia hulk muutumatuks. Suletud süsteem on omamoodi idealiseerimine (mudelesitus), kuna mõnda komponentide komplekti on võimatu välismõjudest täielikult eraldada.
19. Impulsi jäävuse seadus.
Impulsi jäävuse seadus: Kahe keha momentide vektorsumma enne vastastikmõju on võrdne nende momentide vektorsummaga pärast vastastikmõju.
Märgistame kahe keha massid ja kiirused enne vastastikmõju ja pärast vastasmõju (kokkupõrget)
Newtoni kolmanda seaduse järgi on kehadele nende vastasmõju ajal mõjuvad jõud absoluutväärtuselt võrdsed ja suunalt vastupidised; et neid saaks märgistada
Kehade impulsside muutuste kohta nende vastasmõju ajal, lähtudes jõu impulssist, võib selle kirjutada järgmiselt
Esimese keha jaoks:
Teise keha jaoks:
Ja siis saame, et impulsi jäävuse seadus näeb välja selline:
Eksperimentaalsed uuringud erinevate kehade – planeetidest ja tähtedest aatomite ja elementaarosakesteni – vastastikmõju kohta on näidanud, et mis tahes kehade süsteemis, mis omavahel interakteeruvad, ei toimi teiste kehade jõud, mis süsteemi ei kuulu. , või on võrdsed nulliga, jääb kehade momentide summa muutumatuks.
Kohaldamise vajalik tingimus impulsi jäävuse seadus interakteeruvate kehade süsteemile on inertsiaalse tugisüsteemi kasutamine.
Kehade interaktsiooniaeg
Momentum 1 keha enne interaktsiooni
2 keha hoog enne vastasmõju
Keha hoog 1 pärast interaktsiooni
Momentum 2 keha pärast interaktsiooni