Система тел
Система тел — это несколько тел, которые рассматривают совместно как единый объект при решении задачи механики. Такой подход помогает учитывать движение всех тел и правильно разделять силы на внешние и внутренние.
Сначала выбирают состав системы, затем изображают действующие силы и определяют, какие из них являются внешними. Внешние и внутренние силы различают относительно выбранной системы: сила взаимодействия тел, входящих в систему, является внутренней, а действие тела извне — внешней.
Основные соотношения
Масса системы равна сумме масс всех её частей. Для поступательного движения системы используют второй закон Ньютона: равнодействующая внешних сил определяет ускорение центра масс системы.
Внутренние силы при сложении уравнений движения взаимно компенсируются по третьему закону Ньютона. Поэтому для системы в целом обычно достаточно рассматривать внешние силы системы. Если тела соединены нитью и блоками, полезно выделить систему связанных тел и записать уравнения для неё.
Два бруска массами \(2\ \text{кг}\) и \(3\ \text{кг}\) соединены нитью и движутся по гладкой поверхности под действием силы \(10\ \text{Н}\). Если рассматривать оба бруска как систему, \(M=5\ \text{кг}\), а ускорение системы \(a=F/M=2\ \text{м/с}^2\). Сила натяжения нити становится внутренней силой и не входит в уравнение для всей системы.
Система тел — это не обязательно тела, физически соединённые друг с другом. Можно мысленно объединить любые тела, если так удобнее решать задачу. Невесомый блок и нить могут входить в систему, но их массу учитывают только согласно условию.
Два тела взаимодействуют только друг с другом. Какая сила является внутренней для системы из этих двух тел?
Главное
- Система тел — тела, рассматриваемые совместно как единый объект.
- Масса системы равна сумме масс её частей, а ускорение системы задаётся равнодействующей внешних сил.
- Силы между телами одной системы внутренние; при рассмотрении всей системы они взаимно компенсируются.