Замкнена система тел. Замкнута система – система тіл, для яких рівнодіюча зовнішніх сил дорівнює нулю Замкнута система у фізиці

У термодинаміці постулюється (як результат узагальнення досвіду), що ізольована система поступово входить у стан термодинамічного рівноваги, з якого мимоволі вийти неспроможна (нульовий початок термодинаміки).

Адіабатично ізольована система- Термодинамічна система, яка не обмінюється з навколишнім середовищем ні теплотою, ні речовиною. Зміна внутрішньої енергії такої системи дорівнює роботі, що виробляється над нею. Будь - який процес в адіабатично ізольованій системі називається адіабатичним процесом .

На практиці адіабатична ізоляція досягається укладанням системи в адіабатичну оболонку (наприклад, судина Дьюара).


Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Замкнута система тіл" в інших словниках:

    - (генна інженерія) в генній інженерії система здійснення генно-інженерної діяльності, при якій генетичні модифікації вносяться в організм або генно-інженерно-модифіковані організми, обробляються, культивуються, зберігаються, … … Вікіпедія

    ЗАМКНУТА СИСТЕМА- (1) у механіці система тіл, на які не діють зовнішні сили, тобто сили, прикладені з боку інших, що не входять до системи, що розглядається; (2) у термодинаміці система тіл, яка не обмінюється із зовнішнім середовищем ні енергією, ні… Велика політехнічна енциклопедія

    1) 3. с. в механіці система тіл, на які не діють зовніш. сили, тобто сили, приклад. з боку ін., що не входять до системи тел. 2) 3. с. в термодинаміці система тіл, яка не обмінюється із зовніш. середовищем ні енергією, ні у вом. Др…

    Класична електродинаміка Магнітне поле соленоїда Електрика Магнетизм Електростатика Закон Кулону … Вікіпедія

    Сукупність тіл, які можуть обмінюватися між собою та з ін. тілами (зовнішнім середовищем) енергією і в вом. Для Т. с. справедливі закони термодинаміки. Т. с. є будь-яка система, що має дуже велику кількість ступенів свободи (напр., система,… … Великий енциклопедичний політехнічний словник

    М'язова система- М'язова система. Зміст: I. Порівняльна анатомія.........387 II. М'язи та їх допоміжні апарати. 372 ІІІ. Класифікація м'язів............375 IV. Варіації м'язів...............378 V. Методика дослідження м'язів на хрупі. . 380 VI.

    Наука про найб. загальних св вах макроскопіч. фіз. систем, що перебувають у стані термодинаміч. рівноваги, і процеси переходу між цими станами. Т. будується з урахуванням фундам. принципів (почав), які явл. узагальненням багаточисельних. спостережень та… … Фізична енциклопедія

    Завдання підвищеної проблеми, що пропонуються школярам на фізичних олімпіадах різного рівня. За визначенням, знань, що містяться у стандартному шкільному курсі фізики та математики, має бути достатньо для вирішення таких завдань. Труднощі … Вікіпедія

    КРОВОНОСНІ СУДИНИ- КРОВОНОСНІ СУДИНИ. Зміст: I. Ембріологія................. 389 П. Загальний анатомічний нарис......... 397 Артеріальна система.......... 397 Венозна система............. 406 Таблиця артерій............. 411 Таблиця вен.............. ..… … Велика медична енциклопедія

    Q, Q Розмірність T I … Вікіпедія


Система називається замкненою

незамкненою (E) (A), (R)і (P) потоків

Закон збереження імпульсу

Закон збереження імпульсуформулюється так:

якщо сума зовнішніх сил, які діють тіла системи, дорівнює нулю, то імпульс системи зберігається.

Тіла можуть лише обмінюватися імпульсами, сумарне значення імпульсу не змінюється. Треба пам'ятати, що зберігається векторна сума імпульсів, а чи не сума їх модулів.

Закон збереження імпульсу (Закон збереження кількості руху) стверджує, що векторна сума імпульсів всіх тіл (або частинок) замкнутої системи є постійна величина.

У класичній механіці закон збереження імпульсу зазвичай виводиться як законів Ньютона. p align="justify"> З законів Ньютона можна показати, що при русі в порожньому просторі імпульс зберігається в часі, а за наявності взаємодії швидкість його зміни визначається сумою докладених сил.

Як і будь-який із фундаментальних законів збереження, закон збереження імпульсу описує одну із фундаментальних симетрій, - однорідність простору.

При взаємодії тіл, імпульс одного тіла може частково або повністю передаватися іншому тілу. Якщо на систему тіл не діють зовнішні сили з боку інших тіл, то така система називається замкнутою.

У замкнутій системі векторна сума імпульсів всіх тіл, що входять до системи, залишається постійною за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою.

Цей фундаментальний закон природи називається законом збереження імпульсу. Він є наслідком другого і третього законів Ньютона.

Розглянемо якісь два взаємодіючі тіла, що входять до складу замкнутої системи.

Сили взаємодії між цими тілами позначимо через і По третьому закону Ньютона Якщо ці тіла взаємодіють протягом часу t, то імпульси сил взаємодії однакові за модулем і направлені в протилежні сторони: Застосуємо до цих тіл другий закон Ньютона:

де - імпульси тіл в початковий момент часу, і - імпульси тіл в кінці взаємодії. З цих співвідношень випливає:

Ця рівність означає, що в результаті взаємодії двох тіл їхній сумарний імпульс не змінився. Розглядаючи тепер всілякі парні взаємодії тіл, які входять у замкнуту систему, можна дійти невтішного висновку, що внутрішні сили замкнутої системи що неспроможні змінити її сумарний імпульс, т. е. векторну суму імпульсів всіх тіл, які входять у цю систему.

Рис.1

При зазначених припущеннях закони збереження мають вигляд

(1)
(2)
Зробивши відповідні перетворення у виразах (1) і (2), отримаємо
(3)
(4)
звідки
(5)
Вирішуючи рівняння (3) і (5), знаходимо
(6)
(7)
Розберемо кілька прикладів.

1. При ν 2=0
(8)
(9)

Проаналізуємо вирази (8) (9) для двох куль різних мас:

а) m1 = m2. Якщо друга куля до удару висіла нерухомо ( ν 2=0) (рис. 2), то після удару зупиниться перша куля ( ν 1 "=0), а другий буде рухатися з тією ж швидкістю і в тому ж напрямку, в якому рухалася перша куля до удару ( ν 2 "=ν 1);

Рис.2

б) m 1 >m 2 . Перша куля продовжує рухатися в тому ж напрямку, як і до удару, але з меншою швидкістю ( ν 1 "<ν 1). Швидкість другої кулі після удару більша, ніж швидкість першої після удару ( ν 2 ">ν 1 ") (рис. 3);

Рис.3

в) m 1 ν 2 "<ν 1(Рис. 4);

Рис.4

г) m 2 >>m 1 (наприклад, зіткнення кулі зі стіною). З рівнянь (8) та (9) випливає, що ν 1 "= -ν 1; ν 2 "≈ 2m 1 ν 2 "/m 2 .

2. При m 1 =m 2 вирази (6) та (7) матимуть вигляд ν 1 "= ν 2; ν 2 "= ν 1; т. е. кулі рівної маси як би обмінюються швидкостями.

Абсолютно непружний удар- зіткнення двох тіл, у результаті тіла з'єднуються, рухаючись далі як єдине ціле. Абсолютно непружний удар можна продемонструвати за допомогою куль із пластиліну (глини), які рухаються назустріч один одному (рис. 5).

Рис.5

Якщо маси куль m 1 і m 2 їх швидкості до удару ν 1 і ν 2 , то, використовуючи закон збереження імпульсу

де v – швидкість руху куль після удару. Тоді
(15.10)
У разі руху куль назустріч один одному вони разом продовжуватимуть рух у той бік, у який рухалася куля з великим імпульсом. У окремому випадку, якщо маси куль рівні (m 1 =m 2), то

Визначимо, як змінюється кінетична енергія куль при центральному абсолютно непружному ударі. Так як у процесі зіткнення куль між ними діють сили, що залежать від їх швидкостей, а не від самих деформацій, то ми маємо справу з дисипативними силами, подібним до тертя, тому закон збереження механічної енергії в цьому випадку не повинен дотримуватися. Внаслідок деформації відбувається зменшення кінетичної енергії, яка переходить у теплову чи інші форми енергії. Це зменшення можна визначити за різницею кінетичної енергії тіл до і після удару:

Використовуючи (10), отримуємо

Якщо тіло, що вдарялося, було спочатку нерухоме (ν 2 =0), то

і

Коли m 2 >> m 1 (маса нерухомого тіла дуже велика), то 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), тоді ν≈ν 1 і майже вся енергія витрачається можливо більше переміщення цвяха, а чи не на залишкову деформацію стіни.
Абсолютно непружний удар – це приклад втрати механічної енергії під впливом диссипативних сил.

Замкнена та не замкнута системи.

У замкнутій системі немає взаємодії із оточенням. У незамкненій – є.
Ізольована система (замкнена система) - термодинамічна система, яка не обмінюється з навколишнім середовищем ні речовиною, ні енергією. У термодинаміці постулюється (як результат узагальнення досвіду), що ізольована система поступово входить у стан термодинамічного рівноваги, з якого мимоволі вийти неспроможна (нульовий початок термодинаміки).

Система називається замкненою(ізольованої 1), якщо її компоненти не взаємодіють із зовнішніми сутностями, а також відсутні потоки речовини, енергії та інформації із системи або до неї.

Прикладом фізичної замкнутої системиможе бути гаряча вода і пар у термосі. У замкненій системі кількість речовини та енергії залишається незмінною. Кількість інформації може змінюватися як у бік зменшення, і збільшення – у цьому проглядається ще одна особливість інформації як вихідної категорії світобудови. Замкнута система є деякою ідеалізацією (модельною виставою), оскільки повністю ізолювати якусь сукупність компонентів від зовнішніх впливів неможливо.

Побудувавши заперечення наведеного вище визначення, ми отримаємо визначення системи незамкненою . Для неї має бути виділено безліч зовнішніх впливів (E), що впливають (тобто призводять до змін) на (A), (R)і (P). Отже, незамкнутість системи завжди пов'язані з перебігом процесів у ній. Зовнішні впливи можуть здійснюватися у формі якихось силових дій чи формі потоківречовини, енергії або інформації, які можуть надходити до системи або виходити з неї. Прикладом незамкнутої системи є будь-яка установа або підприємство, які не можуть існувати без матеріальних, енергетичних та інформаційних надходжень. Очевидно, дослідження незамкнутої системи має включати вивчення та опис впливу її зовнішніх чинників, а під час створення системи має передбачатися можливість появи цих чинників.

Сила- Векторна фізична величина. що характеризує взаємодію тіл і є мірою цієї взаємодії. Причина зміни характеру руху тіла.

Властивості:

Сили складаються за правилом паралелограма

Будь-яку силу можна розкласти на складові, причому неодноразово

Сила може бути функцією швидкості та часу

Вимірюється у ньютонах.

29. Потенційні (консервативні) сили. Потенціальна енергія.

Консерв силисили, робота кіт на будь-якому замкнутому контурі дорівнює 0 (сила тяж, сила пружності, електростат сила). Неконсервна сила – сила тертя. Консерв сили можна визначити способами: 1) сили, робота яких на будь-якому замкнутому шляху дорівнює 0; 2) сили, робота яких залежить від шляху, по кіт частка переходить із одного становища до іншого. У полі консерв сил вводиться поняття потенц енергії, як функції, що засиджує від координат. У Сист де дійств тільки консерв сили, мех.енергія залишається постійною. Пот енергія характеризує шкіряний запас рух, кіт потім може проявитися у вигляді кін енергії.


30. Замкнуті та незамкнуті системи.

Замкнуті сист- Сист, на кіт не діють зовнішні сили або їх дією можна знехтувати. Поняття замкнутої системи є ідеалізацією, воно застосовне до реальних систем тіл у тих випадках, коли внутрішні сили взаємодії тіл системи значно більші від зовнішніх сил.

31. Закони збереження у замкнутих системах

У замк сист виконуються 3 закони збереження: закон збереження імпульсу р=∑рi=Const, моменту імпульсу L=∑Li=Const, і повної енергії E=Емех+Евнутр=Const.Коли систему тіл не можна вважати замкненою, застосовні приватні закони збереження, що діють за деяких додаткових умов

32. Зв'язок законів збереження з властивостями та часу простору

В основі збереження енергії лежить однорідність часу – різнозначність усіх моментів часу. У основі збереження імпульсу лежить однорідність простору – однаковість властивостей простору всіх точок. В основі збереження моменту імпульсу лежить ізотропія простору – однаковість властивостей простору в усіх напрямках.

33. Закон збереження імпульсу в замкнених та незамкнених системах

Імпульс замкнутий сист матеріальних точок залишається постійним. Імпульс залишається постійним і незамкнутої системи, якщо зовнішні сили у сумі дають нуль. Для замкнутої системи р = mv = const - отже центр мас замкнутої сист або рухається прямолінійно і рівномірно, або залишається нерухомим

34 .Закон збереження моменту імпульсу в замкнених та незамкнених системах

Момент імпульсу замкнутий сист мат точок залишається постійним. Коли сума моментів зовнішніх сил щодо деякої осі дорівнює 0, момент імп сист відносить цій осі залишається постійним.

35. Закон збереження механічної та повної енергії

Повна хутра енергія іст тіл, на кіт діють лише консервативні сили, залишається постійною.

Повна механічна енергія замкнутої системи, між кіт діють тільки консервативні сили залишається постійною .

У замкнутому сист енергія не зникає, а переходить з одного виду в інший. У замку сист де діють тільки консерв сили, виконується закон збереження енергії.

Система називається замкненою вздовж певного напрямку, якщо проекція рівнодіючої зовнішніх сил на цей напрямок дорівнює нулю.

Сили взаємодії між тілами системи називаються внутрішніми силами

Сили взаємодії між тілами системи та тілами, що не входять до системи – зовнішніми силами

При зіткненні куль:

згідно третього закону Ньютона

згідно з другим законом Ньютона ,

,

Закон збереження імпульсу

Сумарний імпульс замкнутої системи тіл залишається постійним за будь-яких взаємодій тіл системи між собою

Закон збереження імпульсу:

Геометрична сума імпульсів тіл, що становлять замкнуту систему, залишається постійною за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою.

Імпульс зберігається й у систем мікрочастинок, котрим закони Ньютона не застосовні.

Закон збереження імпульсу є наслідком однорідності простору.

Прикладом прояву закону збереження імпульсу є реактивний рух. Воно спостерігається в природі (рух восьминога) і дуже широко в техніці (водометний катер, вогнепальна зброя, рух ракет та маневрування космічних кораблів)

Імпульсом системи тіл називається векторна сума імпульсів тіл, що входять до системи.

Удар - це короткочасна взаємодія тіл, що призводить до пружної або пластичної деформації тіл, до різкої зміни швидкостей тіл і появі великих сил взаємодії. Удар називається центральним, якщо вектори швидкостей проходять через центр мас тіл.

Під зіткненням у фізиці розуміють взаємодію тіл за її відносному переміщенні. Для класифікації результатів цієї взаємодії вводять поняття абсолютно пружного та абсолютно пружного ударів

Абсолютно непружний удар – зіткнення, після якого тіла рухаються з однаковою швидкістю як єдине ціле.

Енергія при цьому не зберігається

Абсолютно пружний удар – зіткнення, у якому деформація тіл виявляється оборотною, тобто. зникає після припинення взаємодії.

Енергія за такого удару зберігається.

При нецентральному абсолютно пружному зіткненні однакових куль вони розлітаються під кутом 90 один до одного.

При пружному центральному ударі куля, що спочиває, набуває більшої швидкості, ніж при непружному ударі, при якому частина енергії витрачається на деформацію кулі.

Швидкості тіл після абсолютно пружного удару залежить від співвідношення маси цих тіл.

РАКЕТИ (уч.10кл. стор.128-129)

Закон збереження імпульсу. (Див. вище)

Реактивний рух. Визначення. Приклади

Влаштування ракети.

Зміна маси ракети під час польоту.

Рівняння руху ракети ДОПОЛНИТИ

Реактивний рух - рух, що виникає при відділенні від тіла з деякою швидкістю будь-якої його частини.

ДАТИ ІНШЕ ВИЗНАЧЕННЯ РЕАКТИВНОГО РУХУ

m1 - маса палива, m2 - маса ракети

Швидкість закінчення реактивного струменя можна вважати постійним.

У міру витрачання палива загальна маса зменшується і відповідно збільшується швидкість (згідно із законом збереження імпульсу)

Реактивна сила, що з'являється внаслідок закінчення гарячих газів, прикладена до ракети і спрямована протилежно швидкості реактивного струменя. Ця сила визначається витратою палива в одиницю часу та швидкістю закінчення газів щодо ракети.

ДАТИ РІВНЯННЯ РУХУ РАКЕТИ ЧЕРЕЗ ІМПУЛЬСИ З ОБЛІКОМ ВИТРАТУ ПАЛИВА

Велика заслуга розвитку теорії реактивного руху належить К.Э.Циолковскому.

Він розробив теорію польоту тіла змінної маси (ракети) в однорідному полі тяжіння і розрахував запаси палива, необхідні подолання сили земного тяжіння; основи теорії рідинного реактивного двигуна, а також елементи його конструкції; теорію багатоступінчастих ракет, причому запропонував два варіанти: паралельний (кілька реактивних двигунів працюють одночасно) та послідовний (реактивні двигуни працюють один за одним).

К.Е.Ціолковський суворо науково довів можливість польоту в космос за допомогою ракет з рідинним реактивним двигуном, запропонував спеціальні траєкторії посадки космічних апаратів на Землю, висунув ідею створення міжпланетних орбітальних станцій та детально розглянув умови життя та життєзабезпечення на них.

Технічні ідеї Ціолковського знаходять застосування під час створення сучасної ракетно-космічної техніки.

Рух за допомогою реактивного струменя, згідно із законом збереження імпульсу, лежить в основі гідрореактивного двигуна. В основі руху багатьох морських молюсків (восьминогів, медуз, кальмарів, каракатиць) також лежить реактивний принцип.

МЕХАНІЧНА РОБОТА (уч.10кл. стор.134)

Праця як просторова характеристика сили.

Визначення роботи. Одиниці виміру

Геометричний зміст роботи

Залежність знака роботи від взаємної орієнтації сили та переміщення

Робота сил реакції, тертя, тяжкості

Сумарна робота кількох сил

Незалежність роботи сили тяжіння від траєкторії переміщення

Перейти на сторінку: 18

Механічною системоюматеріальних точок чи тіл називається така їх сукупність, у якій становище чи рух кожної точки (чи тіла) залежить від становища та руху всіх інших.

Матеріальне абсолютно тверде тіло ми також розглядатимемо як систему матеріальних точок, що утворюють це тіло і пов'язані між собою так, що відстані між ними не змінюються, весь час залишаються постійними.

Класичним прикладом механічної системи є сонячна система, де всі тіла пов'язані силами взаємного тяжіння. Іншим прикладом механічної системи може бути будь-яка машина чи механізм, у яких всі тіла пов'язані шарнірами, стрижнями, тросами, ременями тощо. (Тобто різними геометричними зв'язками). В цьому випадку на тіла системи діють сили взаємного тиску або натягу, що передаються через зв'язки.

Сукупність тіл, між якими немає жодних сил взаємодії (наприклад, група літаків, що летять у повітрі), механічну систему не утворює.

Сили, що діють на точки або тіла системи, можна поділити на зовнішні та внутрішні.

Зовнішніминазиваються сили, що діють на точки системи з боку точок або тіл, що не входять до складу цієї системи.

внутрішніминазиваються сили, що діють на точки системи з боку інших точок або тіл цієї системи. Позначатимемо зовнішні сили символом - , а внутрішні - .

Як зовнішні, так і внутрішні сили можуть бути у свою чергу або активними, або реакціями зв'язків.

Реакції зв'язківабо просто - реакції, це сили, які обмежують рух точок системи (їх координати, швидкість та ін.). У статиці це були сили, що заміняли зв'язки.

Активними чи заданими силаминазиваються всі сили, крім реакцій.

Поділ сил на зовнішні та внутрішні є умовним і залежить від того, рух якої системи тіл ми розглядаємо. Наприклад, якщо розглядати рух усієї сонячної системи в цілому, то сила тяжіння Землі до Сонця буде внутрішньою; при вивченні руху Землі по її орбіті навколо Сонця та ж сила буде розглядатися як зовнішня.

Внутрішні сили мають такі властивості:

1. Геометрична сума (головний вектор) всіх внутрішніх сил системи дорівнює нулю. За третім законом динаміки будь-які дві точки системи діють одна на одну з рівними за модулем і протилежно спрямованими силами і сума яких дорівнює нулю.

2.Сума моментів (головний момент) всіх внутрішніх сил системи щодо будь-якого центру чи осі дорівнює нулю.Якщо взяти довільний центр Про, то. Аналогічний результат вийде при обчисленні моментів щодо осі. Отже, і для всієї системи буде:



З доведених властивостей не випливає, однак, що внутрішні сили взаємно врівноважуються і не впливають на рух системи, оскільки ці сили додаються різнимматеріальних точок або тіл і можуть викликати взаємні переміщення цих точок або тіл. Врівноваженими внутрішні сили будуть тоді, коли розглянута система є абсолютно твердим тілом.

Замкнута система- Це система, на яку не діють зовнішні сили.

Прикладом фізичної замкнутої системи може бути гаряча вода і пар у термосі. У замкненій системі кількість речовини та енергії залишається незмінною. Замкнута система є деякою ідеалізацією (модельною виставою), оскільки повністю ізолювати якусь сукупність компонентів від зовнішніх впливів неможливо.

19. Закон збереження імпульсу.

Закон збереження імпульсу: Векторна сума імпульсів двох тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі імпульсів після взаємодії.

Позначимо маси двох тіл і швидкості до взаємодії, а після взаємодії (зіткнення)

По третьому закон Ньютона сили, які діють тіла при їх взаємодії, рівні за модулем і протилежні за напрямом; тому їх можна позначити

Для зміни імпульсів тіл при їх взаємодії на підставі Імпульсу сили можна записати так

Для першого тіла:

Для другого тіла:

І тоді у нас виходить, що закон збереження імпульсів має такий вигляд:

Експериментальні дослідження взаємодій різних тіл - від планет і зірок до атомів і елементарних частинок - показали, що в будь-якій системі тіл, що взаємодіють між собою, за відсутності дії сил з боку інших тіл, що не входять в систему, або дорівнюють нулю, сума імпульсів тіл залишається незмінною.



Необхідною умовою застосування закону збереження імпульсудо системи взаємодіючих тіл є використання інерційної системи відліку.

Час взаємодії тіл

Імпульс 1 тіла до взаємодії

Імпульс 2 тіла до взаємодії

Імпульс 1 тіла після взаємодії

Імпульс 2 тіла після взаємодії

Поділитися