Wat is het middelpunt van de massa?

De term "middelpunt van massa" wordt niet alleen gebruikt in mechanica en bij het berekenen van de beweging van hemellichamen, maar ook in het dagelijks leven. Alleen mensen denken niet altijd aan wat voor soort natuurwetten zich manifesteert in deze of die situatie. Bijvoorbeeld, skaters in paarschaatsen gebruiken actief het middelpunt van de massa van het systeem, wanneer ze ontspannen, handen houden.

Voordat, vóór de ontdekking van de zwaartepunten van Newton, werd aangenomen dat de Aarde en alle planeten van het systeem rond de centrale ster - de Zon draaien. Dat wil zeggen dat de ligging van het centrale punt samenvalt met het fysieke centrum van de ster. Theoretisch was het heel goed mogelijk. Maar dan heeft Newton bewezen dat objecten elkaar onderling aantrekken - niet alleen beïnvloedt de Zon de planeet, maar de laatste beïnvloedt ook de ster. Aangezien de formule niet alleen het vierkant van de afstand, maar ook de massa, betreft, zijn de krachten van interactie ongelijk. Als gevolg daarvan blijkt dat het midden van de massa van het mechanisme 'Earth-Sun' niet in het midden van de ster ligt, maar verschuift ten opzichte van het fysieke centrum. Daarom draaien rond dit punt zowel de aarde als de zon.

Het middelpunt van de massa liet ons eerst aannemen en bevestig dan briljant het bestaan in het systeem van de ster Sirius van een onopvallende satelliet. Op observatie van de beweging van de ster vestigde de astronomen de aandacht op zijn vreemde golvende verplaatsingen. Het bleek dat Sirius een dubbele ster is. Ze draaien om het midden van de massa, waardoor de waargenomen oscillaties ontstaan.

Het middelpunt van de massa is volledig onafhankelijk van het soort verbinding van objecten: magnetische velden, touw, staaf. We vertegenwoordigen twee ballen met massa's m1 en m2, verbonden met elkaar door een lichtmetaalstaaf met lengte L. Vanwege dit deel van het momentum dat aan de bal wordt toegekend, wordt m1 verzonden en m2. Als we nu deze bundel ballen in een hoek in de lucht gooien, dan lijkt de vlucht op het eerste gezicht rommelig: hoewel de ballen "tuimelen", veranderen van hun positie, beweegt een bepaald gemeenschappelijk punt op de staaf zoals het zou moeten, langs een parabolische traject. Dit is het middelpunt van de massa. Het hoeft niet in het object zelf te zijn. Bijvoorbeeld in het voorbeeld met sterren is het in de leegte. Bij het uitvoeren van berekeningen wordt ervan uitgegaan dat de totale aggregaatmassa van objecten precies op een bepaald punt wordt geconcentreerd, waarbij ook de vectoren van externe krachten worden toegepast. Als we een impuls geven aan elk lichaam van het systeem, dan zal de waarde ervan op het punt van het midden van de massa volledig in overeenstemming zijn met de wetten van behoud van de pulsenergie nul. Als we een systeem beschouwen die is geïsoleerd van externe invloeden, komt de beweging van zijn middelpunt constant tegen. Daarom kunnen we in dit geval over het traagheidsraamwerk praten .

Het concept van het middelpunt van massa wordt ook gebruikt bij het ontwerpen van schepen. Het is noodzakelijk rekening te houden met niet alleen twee lichamen, maar een groot aantal van hen en allemaal leiden tot een enkele noemer. Fouten in de berekeningen betekenen het gebrek aan stabiliteit van het schip: in een geval wordt het teveel ondergedompeld in water, met het risico om naar de bodem te gaan met de kleinste golven; En in de andere ook verheven boven de zeespiegel, waardoor het gevaar van een staatsgreep aan de kant wordt veroorzaakt. Terloops, dat is de reden waarom elk ding aan boord in zijn plaats moet zijn, voorzien door berekeningen: de meest massale onderaan.

Het middelpunt van de massa wordt niet alleen gebruikt voor hemellichamen en voor het ontwerpen van mechanismen, maar ook voor het bestuderen van het "gedrag" van microworld deeltjes. Bijvoorbeeld, veel van hen worden in paren geboren (elektron-positron). De oorspronkelijke rotatie bezitten en de wetten van aantrekkingskracht / afstoting beantwoorden, kunnen worden beschouwd als een systeem met een gemeenschappelijk middenpunt.

Voor eenvoudige systemen is het redelijk gemakkelijk om de positie van het middelpunt van het massapunt te berekenen. Hiervoor is het nodig om de producten van de massa van elk lichaam door de straalvector op te sommen en de verkregen waarde te delen door de totale massa.