Номер 5, страница 41 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5. Какую систему называют замкнутой?

В физике, в частности в механике, замкнутой (или изолированной) системой тел называют совокупность тел, которые взаимодействуют только между собой и не взаимодействуют с другими телами, не входящими в эту систему.

Другими словами, это система, на которую не действуют внешние силы, либо равнодействующая (векторная сумма) всех внешних сил, приложенных к телам системы, равна нулю. Математически это условие можно записать так: $$ \sum \vec{F}_{внешн} = 0 $$ где $ \sum \vec{F}_{внешн} $ — векторная сумма всех внешних сил, действующих на систему.

Ключевым свойством замкнутой системы является выполнение для нее закона сохранения импульса. Этот закон гласит, что полный (суммарный) импульс замкнутой системы тел остается постоянным (сохраняется) при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. $$ \vec{p}_{общ} = \sum_{i=1}^{n} \vec{p}_i = \sum_{i=1}^{n} m_i \vec{v}_i = \text{const} $$ Здесь $ \vec{p}_{общ} $ — общий импульс системы, $ \vec{p}_i $, $ m_i $ и $ \vec{v}_i $ — импульс, масса и скорость $i$-го тела соответственно.

Понятие замкнутой системы является физической моделью, то есть идеализацией. В реальном мире абсолютно замкнутых систем не существует, так как любое тело испытывает воздействия со стороны других тел (например, гравитационное). Однако во многих практических задачах внешними силами можно пренебречь по сравнению с внутренними, и систему можно считать замкнутой с достаточной степенью точности.

Примеры:

1. При столкновении двух бильярдных шаров на гладком столе, если время столкновения очень мало, силами трения и сопротивления воздуха можно пренебречь. Внешние силы (сила тяжести и сила нормальной реакции опоры) уравновешивают друг друга. Поэтому систему из двух шаров в момент удара можно считать замкнутой.

2. При разрыве снаряда в полете систему его осколков можно считать замкнутой, если рассматривать очень малый промежуток времени. За это время импульс, сообщаемый осколкам силой тяжести, пренебрежимо мал по сравнению с импульсом, который они получают от внутренних сил взрыва.

Стоит отметить, что в термодинамике понятие "замкнутая система" имеет другой смысл: так называют систему, которая не обменивается веществом с окружающей средой, но может обмениваться энергией. Систему, которая не обменивается ни веществом, ни энергией, называют изолированной. В механике же термины "замкнутая" и "изолированная" часто используют как синонимы.

Ответ: Замкнутой системой называют такую совокупность тел, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано (их векторная сумма равна нулю).