В физике, а именно в классической механике, понятия системы тел и действующих на них сил являются фундаментальными для понимания законов движения. 1. Замкнутая система Замкнутая (или изолированная) система — это совокупность тел, которые взаимодействуют только друг с другом и не подвергаются воздействию со стороны внешних тел. В реальности абсолютно замкнутых систем практически не существует, так как гравитация или электромагнитные поля проникают повсюду. Однако систему считают замкнутой, если:
- Внешние воздействия отсутствуют вовсе.
- Внешние воздействия настолько малы, что ими можно пренебречь.
- Сумма всех внешних сил равна нулю (внешние силы компенсируют друг друга).
2. Внутренние и внешние силы Разделение сил на внутренние и внешние зависит исключительно от того, какие тела мы включили в рассматриваемую систему.
- Внутренние силы — это силы взаимодействия между телами, входящими в состав данной системы. Согласно третьему закону Ньютона, внутренние силы всегда возникают парами, равны по модулю и противоположны по направлению. Их векторная сумма для всей системы всегда равна нулю.
- Внешние силы — это силы, с которыми на тела системы действуют объекты, не входящие в эту систему (окружающая среда). Именно внешние силы способны изменить суммарный импульс системы.
3. Закон сохранения импульса Импульс тела (количество движения) определяется как произведение его массы на скорость: . Формулировка закона: В замкнутой системе тел векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях этих тел между собой. Математическая запись: Для системы, состоящей из тел, закон выглядит следующим образом: Или, если рассматривать состояние системы до и после взаимодействия (например, столкновения): Где:
- — массы тел. — скорости тел до взаимодействия. — скорости тел после взаимодействия.
Важное примечание: Если система не является полностью замкнутой, но сумма проекций внешних сил на какую-либо ось (например, на ось ) равна нулю, то импульс системы сохраняется в проекции на эту конкретную ось.
Я могу разобрать для вас пример решения задачи на закон сохранения импульса (например, при абсолютно упругом или неупругом ударе). Хотите рассмотреть конкретный пример?