Centrul de masă al sistemului mecanic, legea de mișcare a centrului de masă
Centrul de masă (inerție) a sistemului mecanic se numește punct. în care vectorul rază este egală cu o sumă de produse maselor relative ale tuturor punctelor de pe sistemul material al vectorilor raza cu greutatea totală a sistemului:
și în care - vectorul de masă și raza punctului material i-lea este numărul total de puncte, - masa totală a sistemului. Dacă vectorul raza centrului de masă efectuat. atunci.
Astfel, centrul de masă - este punctul geometric, pentru care suma produselor maselor tuturor punctelor materiale care alcătuiesc un sistem mecanic, vectorii lor rază trasată de la acest punct este zero.
Diferențierea ecuația (2.12) de timp, obținem o expresie pentru centrul vitezei de masă:
Apoi, impulsul sistemului este egal cu produsul masei sale pe centrul de viteză în masă. Substituind această expresie în ecuația fundamentală a dinamicii mișcării de translație a unui solid, avem:
- centrul de masă al sistemului mecanic se deplasează ca masa, care este egală cu masa întregului sistem și pe care forța este egală cu vectorul principal aplicată sistemului de forțe externe.
Ecuația (2.13) arată că pentru a schimba centrul de viteza de masă necesar ca forța externă care acționează asupra sistemului. părțile interioare ale forțelor de interacțiune ale sistemului pot determina modificări ale vitezelor ale acestor părți, dar nu pot afecta impulsul total al sistemului și rata centrului său de masă.
În cazul în care sistemul mecanic este închis, centrul de masă și viteza nu se modifică în timp. Astfel, centrul de masă al unui sistem închis este fie în repaus sau se deplasează cu viteză constantă în raport cu un sistem de referință inerțial. Acest lucru înseamnă că centrul de masă poate fi legat de un sistem de referință, iar acest sistem va fi inerțial.
2.6. Transformarea Galileo. Principiul relativității galilean
Luați în considerare două cadre care se deplasează unul de altul la o viteză constantă. Unul dintre sistemele indicate în Figura 2.5 litere. Vom fi considerat fix în mod condiționat. Apoi, al doilea sistem se va deplasa în mod uniform. Selectați un sistem și axa sistemului de axe de coordonate, astfel încât axa și coincid, dar axa. precum și paralele între ele.
Găsim relația dintre coordonatele unui punct în sistem și coordonatele aceluiași punct în sistem. Dacă vom începe numărătoarea inversă până la momentul în care originea celor două sisteme coincid, atunci, după cum rezultă din figura 2. 5
În mecanica clasică, se crede că în ambele sisteme, timpul curge în același mod. Apoi, vom obține un set de patru ecuații, numit transformarea galilean:
Diferențierea expresia (2.14) de timp, găsim relația dintre vitezele punctului în raport cu sistemul de referință și:
În formă vectorială. (2.16)
Formulele (2.15) și (2.16) exprimă regula de adăugare a vitezelor în mecanica clasică. Trebuie amintit că expresia (2.15) sunt valabile numai în cazul selectării axelor, prezentate în Figura 2.5. Ecuația (2.16) este valabil pentru orice alegere a axelor. Diferențierea (2.16) în raport cu timpul, obținem:
- accelerare a corpului în toate sistemele de referință inerțiale deopotrivă. Acest lucru înseamnă că forțele care acționează asupra corpului în sistemele de referință inerțiale sunt aceleași. În consecință, ecuațiile dinamice nu sunt modificate în timpul tranziției de la un sistem de referință inerțial la altul, adică, invariante la transformările lui Galileo. Din punct de vedere mecanic, toate sistemele de referință inerțiale sunt complet echivalente, nici unul dintre ei nu poate da preferință altora. Aceasta înseamnă că nu experimente mecanice efectuate în cadrul dat de referință, este imposibil să se stabilească dacă este în repaus sau se mișcă uniform. Aceste dispoziții se numesc principiul galilean relativității.
În fizica modernă distinge patru tipuri de interacțiuni: gravitaționale (numite atracției universale), electromagnetic (realizate prin câmpuri electrice și magnetice), sau o nucleară puternică (particule care asigură comunicarea într-un nucleu atomic) și slab (manifestată prin dezintegrarea particulelor elementare).
În mecanica clasică a face cu forțe gravitaționale și electromagnetice, precum și forțele elastice și de frecare. Ultimele două forțe sunt determinate de interacțiunea dintre moleculele substanței și au o origine electromagnetică.
Forțele gravitaționale și electromagnetice sunt fundamentale și nu pot fi reduse la alta, forțe mai simple. forța elastică și forțele de frecare nu sunt fundamentale.