A zárt rendszer (mechanika) olyan testek rendszere, amelyek az Univerzum összes többi testétől olyan nagy távolságra helyezkednek el, hogy a vizsgált rendszer testeire gyakorolt hatásuk elhanyagolható. A zárt vagy elszigetelt rendszerbe tartozó testek csak egymással tudnak kölcsönhatásba lépni , és nem léphetnek kölcsönhatásba az Univerzum összes többi testével. [1] [2] [3] Az izolált rendszer fogalmát nemcsak a klasszikus, hanem a kvantummechanika is használja . [4] [5] [6]
Egyes szerzők a zárt és izolált rendszerek fogalmát azonosnak tartják egymással [1] , mások szerint eltérőnek [7] .
A második nézőpont hívei úgy vélik, hogy különbséget kell tenni a zárt rendszer és az elszigetelt rendszer között [7] :
Az ő szempontjukból egy elszigetelt rendszer mindig zárt, de fordítva nem.
A zárt rendszer fogalma idealizálás, mivel a gravitációs erők bármilyen távolságra terjednek az objektumok között. Ez az idealizálás megközelítőleg akkor érvényes, ha a rendszeren kívüli objektumok hatáserői elhanyagolhatóan kicsik a rendszer objektumai között ható erőkhöz képest. [3]
Például a Naprendszert zárt rendszernek tekintjük, amikor a benne lévő összes test közötti kölcsönhatásokat tanulmányozzuk, és figyelmen kívül hagyjuk az univerzum más anyagi objektumai által a Naprendszerbe tartozó testekre gyakorolt hatást. [3]
A zárt mechanikai rendszer fogalmának fontosságát az határozza meg, hogy az impulzus, a szögimpulzus és az energia megmaradásának törvényei csak zárt testrendszerekben érvényesek. Ezenkívül a zárt rendszer fogalmát alapvetően az idő homogenitása, a homogenitás és a tér izotrópiája fogalmának meghatározásában használják. [8] Bármilyen mechanikai probléma megoldása előtt általában először meg kell határozni egy zárt testrendszert, [9] [10] mivel csak egy izolált mechanikai rendszer esetében lehet determinisztikusan előre megjósolni a jövőjét a kezdeti állapot ismeretében. mozgási feltételek és egyenletek. [tizenegy]
A nem inerciális vonatkoztatási rendszerekben nem létezhetnek zárt rendszerek, mivel a rendszer bármely testére a tehetetlenségi erők mindig külső erők. [12]
Ha egy zárt mechanikai rendszer csak egy anyagi pontból áll, amely nincs kitéve külső hatásoknak, akkor azt szabad anyagi pontnak nevezzük . [3]
Az egész Univerzum mint egész nem tekinthető zárt rendszernek. [nyolc]
A nyitott mechanikai rendszer olyan mechanikai rendszer, amely kölcsönhatásba lép egy másik mechanikai rendszerrel. Ez a kölcsönhatás megnyilvánulhat mind a nyitott rendszerre ható mechanikai erők hatására (például a kényszerrezgések jelensége ), mind a nyitott rendszer paramétereinek időbeli változásában (például a parametrikus jelenségben). rezonancia ). [13]
Ha egy másik mechanikai rendszer hajt végre egy bizonyos mozgást, akkor célszerű mindkét mechanikai rendszert egy egységes zárt mechanikai rendszernek tekinteni. Ebben az esetben a mechanikai erők hatását annak egyik részéből a másikba úgy adjuk meg, hogy figyelembe veszik az általa létrehozott külső mező hatását a kombinált rendszer potenciális energiájára . [tizennégy]
A belső erők a vizsgált rendszer pontjai közötti kölcsönhatási erők. [15] Newton harmadik törvénye alapján könnyen bebizonyítható, hogy a rendszer összes belső erőjének fővektora és ezeknek az erőknek egy tetszőleges ponthoz viszonyított főmomentuma egyenlő nullával, amikor a rendszer egyensúlyban van és működése közben. önkényes mozgás. [tizenöt]
A külső erőket mechanikai erőknek nevezzük, amelyekkel a test mechanikai rendszerének testeire és pontjaira hatnak, valamint olyan pontokra, amelyek nem tartoznak bele a vizsgált rendszerbe. [tizenöt]
A zárt rendszer olyan anyagi pontok vagy testek rendszere, amelyek mindegyikére nincsenek hatással külső erők. [16]
A klasszikus fizika összes absztrakciója közül az egyik fő az elszigetelt vagy zárt rendszer ötlete.
Az alapvető fizikai absztrakciók egy elszigetelt rendszer, amely a világ többi részétől függetlenül fejlődik, és a potenciálisan elszigetelt rendszerek (vagy egy elszigetelt rendszer és a világ többi része közötti) kölcsönhatása.