Jakie jest centrum masy?

Termin "środek masy" używany jest nie tylko wmechanika i obliczenia ruchu ciał niebieskich, ale także życia codziennego. Po prostu ludzie nie zawsze myślą o tym, jakie prawa natury przejawiają się w tej czy innej sytuacji. Na przykład, łyżwiarze w łyżwach parowych aktywnie używają środka masy systemu, gdy się rozwijają, trzymając się za ręce.

Wcześniej, zanim Newton odkrył prawa grawitacji,wierzono, że Ziemia i wszystkie planety systemu obracają się wokół centralnej gwiazdy - Słońca. Oznacza to, że położenie punktu centralnego pokrywa się z fizycznym centrum gwiazdy. Teoretycznie było to całkiem możliwe. Ale potem Newton udowodnił, że obiekty wzajemnie przyciągają się do siebie - Słońce nie tylko wpływa na planetę, ale także słońce wpływa na gwiazdę. Ponieważ formuła obejmuje nie tylko kwadrat odległości, ale także masę, siły oddziaływania są nierówne. W rezultacie okazuje się, że środek masy układu mechanicznego "Ziemia-Słońce" nie znajduje się w środku gwiazdy, ale jest przesunięty względem środka fizycznego. Dlatego wokół tego punktu obraca się Ziemia i Słońce.

Środek masy pozwolił nam najpierw założyć, a potemZnakomicie potwierdzają istnienie w systemie gwiazdy niewielkiego towarzysza Syriusza. Obserwując ruch gwiazdy astronom zwrócił uwagę na dziwne falujące przemieszczenia. Okazało się, że Syriusz jest podwójną gwiazdą. Obracają się wokół środka masy, co powoduje obserwowane oscylacje.

Środek masy jest całkowicie niezależny od rodzaju połączeniaobiekty: pola magnetyczne, lina, pręt. Stanowią dwie kule o masach M1 i M2 są połączone ze sobą świetlny o długości metaliczny rod L. Ta część pędu przekazywanego m1 kulowego przekazywane i M2. Jeśli teraz zrezygnować z tego kilka piłek w powietrzu pod kątem, lot jest tylko na pierwszy rzut oka wydaje się niekonsekwentny: Mimo, że „salto” bale, zmieniając ich położenie, niektóre wspólny punkt na pręt porusza się tak jak powinien - na parabolicznej trajektorii. To jest środek masy. Nie musi znajdować się w samym obiekcie. Na przykład w przykładzie z gwiazdami znajduje się w pustce. Przy wykonywaniu obliczeń zakłada się, że całkowita masa obiektów skupia się właśnie w danym punkcie, a wektory do sił zewnętrznych są również do niej przyłożone. Jeśli przekazujemy impuls jakimkolwiek ciałom systemu, to w pełnej zgodności z prawami zachowania energii impulsu, jego wartość w punkcie środka masy będzie wynosić zero. Jeśli weźmiemy pod uwagę system oddzielony od wpływów zewnętrznych, wówczas ruch jego środka masy następuje ze stałą prędkością. W związku z tym w tym przypadku możemy mówić o bezwładnościowym układzie odniesienia.

Pojęcie środka masy stosuje się również wtedy, gdyprojektowanie statków. Konieczne jest wzięcie pod uwagę nie tylko dwóch ciał, ale ogromna ich liczba i wszystkie prowadzą do jednego mianownika. Błędy w obliczeniach oznaczają brak stateczności statku: w jednym przypadku będzie on nadmiernie zanurzony w wodzie, narażając się na zejście na dno przy najbardziej nieistotnych falach; a na innym zbyt wzniesionym nad poziomem morza, stwarzającym niebezpieczeństwo zamachu na boku. Nawiasem mówiąc, dlatego każda rzecz na pokładzie powinna być na miejscu, ustalona przez obliczenia: najbardziej masywna na dole.

Środek masy służy nie tylkociał niebieskich i mechanizmów projektowania, ale także w badaniu "zachowania" cząstek mikroświata. Na przykład wiele z nich rodzi się w parach (elektron-pozyton). Posiadając pierwotny obrót i przestrzegając praw przyciągania / odpychania, można je uważać za system ze wspólnym środkiem masy.

W przypadku prostych systemów obliczyć położenie punktuśrodek masy jest dość łatwy. W tym celu należy zsumować iloczyn masy każdego ciała za pomocą wektora promienia i podzielić uzyskaną wartość przez masę całkowitą.