Центр масс и закон его движения.

Центром масс (инерции) механической системы называется точка , радиус-вектор которой равен отношению суммы произведений масс всех материальных точек системы на их радиус-векторы к массе всей системы:

(2.12)

где и - масса и радиус-вектор -той материальной точки, - общее число этих точек, – суммарная масса системы.

Если радиус- векторы проведены из центра масс , то .

Таким образом, центр масс – это геометрическая точка, для которой сумма произведений масс всех материальных точек, образующих механическую систему, на их радиус-векторы, проведенные из этой точки, равна нулю.

В случае непрерывного распределения массы в системе (в случае протяженного тела) радиус-вектор центра масс системы:

,

где r – радиус-вектор малого элемента системы, масса которого равна dm, интегрирование проводится по всем элементам системы, т.е. по всей массе m.

Продифференцировав формулу (2.12) по времени, получаем

выражение для скорости центра масс:

Скорость центра масс механической системы равна отношению импульса этой системы к её массе.

Тогда импульс системы равен произведению ее массы на скорость центра масс:

.

Подставив это выражение в основное уравнение динамики поступательного движения твердого тела, имеем:

(2.13)

- центр масс механической системы движется как материальная точка, масса которой равна массе всей системы и на которую действует сила, равная главному вектору приложенных к системе внешних сил.

Уравнение (2.13) показывает, что для изменения скорости центра масс системы необходимо, чтобы на систему действовала внешняя сила. Внутренние силы взаимодействия частей системы могут вызвать изменения скоростей этих частей, но не могут повлиять на суммарный импульс системы и скорость ее центра масс.

Если механическая система замкнутая, то и скорость центра масс не изменяется с течением времени.

Таким образом, центр масс замкнутой системы либо покоится, либо движется с постоянной скоростью относительно инерциальной системы отсчета. Это означает, что с центром масс можно связать систему отсчета, и эта система будет инерциальной.

---

Дата добавления: 2015-07-17