Suljettu järjestelmä (mekaniikka) on kappalejärjestelmä, joka sijaitsee niin suurella etäisyydellä kaikista muista maailmankaikkeuden kappaleista, että niiden vaikutus tarkasteltavan järjestelmän kappaleisiin voidaan jättää huomiotta. Suljettuun tai eristettyyn järjestelmään kuuluvat kappaleet voivat olla vuorovaikutuksessa vain toistensa kanssa, eivätkä ne voi olla vuorovaikutuksessa kaikkien muiden universumin kappaleiden kanssa. [1] [2] [3] Eristetyn järjestelmän käsitettä ei käytetä vain klassisessa vaan myös kvanttimekaniikassa . [4] [5] [6]
Jotkut kirjoittajat pitävät suljettujen ja eristettyjen järjestelmien käsitteitä keskenään identtisinä [1] , toisten kirjoittajien mielestä ne eroavat toisistaan [7] .
Toisen näkökulman kannattajat uskovat, että suljetun järjestelmän ja eristetyn järjestelmän välillä on tehtävä ero [7] :
Heidän näkökulmastaan eristetty järjestelmä on aina suljettu, mutta ei päinvastoin.
Suljetun järjestelmän käsite on idealisointi, koska gravitaatiovoimat etenevät millä tahansa etäisyydellä esineiden välillä. Tämä idealisointi pätee suunnilleen silloin, kun järjestelmän ulkopuolisten kohteiden vaikutusvoimat ovat mitättömän pieniä verrattuna järjestelmän kohteiden välillä vaikuttaviin voimiin. [3]
Esimerkiksi aurinkokuntaa pidetään suljettuna järjestelmänä, kun tutkitaan kaikkien siihen sisältyvien kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja jätetään huomiotta maailmankaikkeuden muiden aineellisten esineiden vaikutus aurinkokuntaan kuuluviin kappaleisiin. [3]
Suljetun mekaanisen järjestelmän käsitteen tärkeyden määrää se tosiasia, että liikemäärän , liikemäärän ja energian säilymislait pätevät vain suljetuissa kappaleissa. Myös suljetun järjestelmän käsitettä käytetään olennaisesti määriteltäessä käsitteitä ajan homogeenisuus , homogeenisuus ja tilan isotropia. [8] Ennen minkä tahansa mekaanisen ongelman ratkaisemista on pääsääntöisesti ensin määriteltävä kappaleiden suljettu järjestelmä, [9] [10] koska vain eristetyn mekaanisen järjestelmän tulevaisuus voidaan deterministisesti ennustaa sen alkuperäisen tiedon perusteella. ehtoja ja liikeyhtälöitä. [yksitoista]
Ei -inertiaalisissa viitekehyksessä ei voi olla suljettuja järjestelmiä, koska minkä tahansa järjestelmän kappaleen inertiavoimat ovat aina ulkoisia voimia. [12]
Jos suljettu mekaaninen järjestelmä koostuu vain yhdestä materiaalipisteestä, joka ei ole alttiina ulkoisille vaikutuksille, niin sitä kutsutaan vapaaksi materiaalipisteeksi . [3]
Koko maailmankaikkeutta ei kokonaisuutena voida pitää suljettuna järjestelmänä. [kahdeksan]
Avoin mekaaninen järjestelmä on mekaaninen järjestelmä, joka on vuorovaikutuksessa toisen mekaanisen järjestelmän kanssa. Tämä vuorovaikutus voi ilmetä sekä mekaanisten voimien vaikutuksesta avoimeen järjestelmään (esimerkiksi pakotettujen värähtelyjen ilmiönä ) että avoimen järjestelmän parametrien muutoksena ajan myötä (esimerkiksi parametrisen ilmiön yhteydessä). resonanssi ). [13]
Jos jokin toinen mekaaninen järjestelmä suorittaa tietyn liikkeen, on sopivaa pitää molempia mekaanisia järjestelmiä yhtenä yhtenäisenä suljettuna mekaanisena järjestelmänä. Tässä tapauksessa mekaanisten voimien vaikutus sen osasta toiseen saadaan ottamalla huomioon sen luoman ulkoisen kentän vaikutus yhdistetyn järjestelmän potentiaaliseen energiaan . [neljätoista]
Sisäiset voimat ovat vuorovaikutusvoimia tarkasteltavan järjestelmän pisteiden välillä. [15] Newtonin kolmannen lain perusteella on helppo todistaa, että järjestelmän kaikkien sisäisten voimien päävektori ja näiden voimien päämomentti mielivaltaiseen pisteeseen nähden ovat nolla järjestelmän ollessa tasapainossa ja sen aikana. mielivaltainen liike. [viisitoista]
Ulkoisia voimia kutsutaan mekaanisiksi voimiksi, joilla ne vaikuttavat kehon mekaanisen järjestelmän kappaleisiin ja pisteisiin sekä pisteisiin, jotka eivät sisälly tarkasteltavaan järjestelmään. [viisitoista]
Suljettu järjestelmä on sellainen aineellisten pisteiden tai kappaleiden järjestelmä, joihin ulkoiset voimat eivät vaikuta. [16]
Kaikista klassisen fysiikan abstraktioista yksi tärkeimmistä on ajatus eristetystä tai suljetusta järjestelmästä.
Fyysiset perusabstraktiot ovat eristetty järjestelmä, joka kehittyy muusta maailmasta riippumatta, ja vuorovaikutus mahdollisesti eristyneiden järjestelmien välillä (tai eristetyn järjestelmän ja muun maailman välillä)