Замкнутая система (механика)


Замкнутая система (механика) — система тел, находящаяся на столь большом расстоянии от всех остальных тел Вселенной, что можно пренебречь их воздействием на тела рассматриваемой системы. Тела, входящие в замкнутую или изолированную систему, могут взаимодействовать только между собой и не могут взаимодействовать со всеми остальными телами Вселенной.[1][2][3] Понятие изолированной системы применяется не только в классической, но и в квантовой механике.[4][5][6]

Одни авторы считают понятия замкнутой и изолированных систем тождественными друг другу[1], другие авторы считают их различающимися[7].

Понятие замкнутой системы является идеализацией, так как гравитационные силы распространяются при любых расстояниях между объектами. Эта идеализация приближенно справедлива, когда силы воздействия со стороны объектов, не входящих в систему, пренебрежимо малы по сравнению с силами, действующими между объектами системы.[3]

Например, Cолнечную систему рассматривают как замкнутую систему при изучении взаимодействий между всеми входящими в нее телами и игнорировании воздействий на тела, входящие в Солнечную систему, со стороны других материальных объектов Вселенной.[3]

Важность понятия замкнутой механической системы определяется тем, что законы сохранения импульса, момента импульса и энергии выполняются только в замкнутых системах тел. Также понятие замкнутой системы существенным образом используется при определении понятий однородности времени, однородности и изотропности пространства.[8] Перед решением любой механической задачи, как правило, необходимо сначала определить замкнутую систему тел,[9][10] так как только для изолированной механической системы может быть детерминистически предсказано её будущее на основе знания её начальных условий и уравнений движения.[11]

В неинерциальных системах отсчёта не может быть замкнутых систем, так как для любого из тел системы силы инерции всегда являются внешними силами.[12]