Jaké je centrum hmoty?

Termín "centrum hmoty" se používá nejen v mechanice a ve výpočtech pohybu nebeské těla, ale i každodenního života. Je to prostě to, že lidé ne vždy přemýšlejí o tom, jaký druh přírodních zákonů se projevuje v této nebo té situaci. Například bruslaři v páru bruslení aktivně využívají střed hmoty systému, když se odvíjejí, drží se za ruce.

Před, před otevřením Newtonovy zákony gravitace, bylo věřeno, že Země a všechny planety systému se otáčejí kolem centrální hvězdy - Slunce. To znamená, že umístění středového bodu se shoduje s fyzickým středem hvězdy. Teoreticky to bylo docela možné. Ale potom Newton dokázal, že se objekty navzájem navzájem přitahují - nejenže slunce ovlivňuje planetu, ale slunce také ovlivňuje hvězdu. Vzhledem k tomu, že vzorec zahrnuje nejen čtverec vzdálenosti, ale i hmotnost, síly interakce jsou nerovné. Výsledkem je, že střed hmoty mechanického systému "Země-Slunce" není umístěn uprostřed hvězdy, ale je posunut vzhledem k fyzickému středu. Proto kolem tohoto místa se střídá Země i Slunce.

Centrum hmoty nám umožnilo nejprve předpokládat a poté brilantně potvrdit existenci v systému hvězdičky sirius nenápadný satelit. Při pozorování pohybu hvězdy astronom přitáhl pozornost k jeho podivným zvlněným posunům. Ukázalo se, že Sirius je dvojitá hvězda. Otočí kolem středu hmoty, což způsobuje pozorované oscilace.

Střed hmoty je zcela nezávislý na typu připojení objektů: magnetické pole, lano, tyč. Představují dvě kuličky s hmotnosti M1 a M2, jsou navzájem spojeny délky světla kovové tyče L. Tato část momentu přenášeného na kulovém m1, být předán a m2. Pokud bychom nyní vzdát tohoto spoustu míčů ve vzduchu pod úhlem let je jen na první pohled zdát, nevyrovnaný: zatímco „kotrmelec“ koule, mění svůj postoj, někteří společný bod na tyč se pohybuje, jak by měl - po parabolické dráze. Toto je centrum hmoty. Nemusí to být v samotném objektu. Například v příkladu se hvězdami se nachází v prázdném místě. Při výpočtech se předpokládá, že celková celková hmotnost objektů je koncentrována přesně v daném místě a na ni jsou rovněž aplikovány vektory vnějších sil. Pokud podáme impuls jakémukoli tělu systému, pak v plném souladu s zákony o zachování energie hybnost jeho hodnota v bodě středu hmotnosti bude nula. Pokud považujeme systém izolovaný od vnějších vlivů, pohyb jeho středu hmoty nastává konstantní rychlostí. Proto můžeme v tomto případě mluvit inerciální referenční rámec.

Koncept centra hmoty se také používá při návrhu lodí. Je třeba vzít v úvahu nejen dvě těla, ale obrovské množství z nich vedou k jedinému jmenovateli. Špatný odhad znamenat nedostatečnou stabilitu lodi, v jednom případě, že je příliš ponořen do vody, riskují potopit nanejvýš menší volnah- a v jiném příliš povýšena nad mořem, vytvářet nebezpečí převratu na své straně. Mimochodem, proto by měla být každá věc na palubě na svém místě, stanovená výpočty: nejvíce masivní v dolní části.

Centrum hmoty se používá nejen pro nebeské tělesa a pro navrhování mechanismů, ale také pro studium "chování" částic mikrosvěta. Například, mnoho z nich se narodilo ve dvojicích (elektron-pozitron). Mají původní rotaci a dodržují zákony přitažlivosti / odpudivosti, lze je považovat za systém se společným středem hmoty.

U jednoduchých systémů je poměrně snadné vypočítat polohu středu hromadného bodu. K tomu je nutné, aby součet produkt pro tělesné hmotnosti každého poloměru vektoru a získaná hodnota se dělí celkovou hmotností.