Et lukket system (mekanik) er et system af kroppe placeret i så stor afstand fra alle andre kroppe i universet, at deres indflydelse på kroppene i det pågældende system kan negligeres. Legemer inkluderet i et lukket eller isoleret system kan kun interagere med hinanden og kan ikke interagere med alle andre legemer i universet. [1] [2] [3] Begrebet et isoleret system bruges ikke kun i klassisk men også i kvantemekanik . [4] [5] [6]
Nogle forfattere anser begreberne for lukkede og isolerede systemer for at være identiske med hinanden [1] , andre forfattere anser dem for at være forskellige [7] .
Tilhængere af det andet synspunkt mener, at man bør skelne mellem et lukket system og et isoleret [7] :
Fra deres synspunkt er et isoleret system altid lukket, men ikke omvendt.
Konceptet med et lukket system er en idealisering, da gravitationskræfter udbreder sig i enhver afstand mellem objekter. Denne idealisering er tilnærmelsesvis gyldig, når påvirkningskræfterne fra objekter uden for systemet er ubetydeligt små sammenlignet med kræfterne, der virker mellem systemets objekter. [3]
For eksempel betragtes solsystemet som et lukket system, når man studerer vekselvirkningerne mellem alle de legemer, der er inkluderet i det, og ignorerer indvirkningen på de organer, der indgår i solsystemet fra andre materielle objekter i universet. [3]
Betydningen af begrebet et lukket mekanisk system er bestemt af det faktum, at lovene om bevarelse af momentum, vinkelmomentum og energi kun er gyldige i lukkede systemer af legemer. Begrebet et lukket system bruges også i det væsentlige til at definere begreberne tidshomogenitet , homogenitet og rummets isotropi. [8] Før man løser et mekanisk problem, er det som regel nødvendigt først at definere et lukket system af kroppe, [9] [10] da kun for et isoleret mekanisk system kan dets fremtid forudsiges deterministisk baseret på viden om dets oprindelige betingelser og bevægelsesligninger. [elleve]
I ikke-inertielle referencerammer kan der ikke være lukkede systemer, da inertikræfterne for nogen af systemets kroppe altid er eksterne kræfter. [12]
Hvis et lukket mekanisk system kun består af et materialepunkt, der ikke er udsat for ydre påvirkninger, så kaldes det frit materialepunkt . [3]
Hele universet som helhed kan ikke betragtes som et lukket system. [otte]
Et åbent mekanisk system er et mekanisk system, der interagerer med et andet mekanisk system. Denne interaktion kan manifestere sig både i virkningen af mekaniske kræfter på et åbent system (for eksempel med fænomenet med tvangssvingninger ), og i ændringen i parametrene for et åbent system over tid (for eksempel med fænomenet parametriske resonans ). [13]
Hvis et andet mekanisk system udfører en bestemt bevægelse, er det praktisk at betragte begge mekaniske systemer som et samlet lukket mekanisk system. I dette tilfælde er virkningen af mekaniske kræfter fra en del af den til en anden givet ved at tage hensyn til indflydelsen af det ydre felt skabt af det på den potentielle energi i det kombinerede system. [fjorten]
Interne kræfter er kræfterne i samspil mellem punkterne i det betragtede system. [15] Baseret på Newtons tredje lov er det let at bevise, at hovedvektoren for alle systemets indre kræfter og hovedmomentet af disse kræfter i forhold til et vilkårligt punkt er lig med nul, når systemet er i ligevægt og under dets vilkårlig bevægelse. [femten]
Ydre kræfter kaldes mekaniske kræfter, med hvilke de virker på legemer og punkter i kroppens mekaniske system og punkter, der ikke er inkluderet i det pågældende system. [femten]
Et lukket system er et sådant system af materielle punkter eller kroppe, som hver især ikke er påvirket af eksterne kræfter. [16]
Blandt alle abstraktioner af klassisk fysik er en af de vigtigste ideen om et isoleret eller lukket system.
De grundlæggende fysiske abstraktioner er et isoleret system, der udvikler sig uafhængigt af resten af verden, og interaktionen mellem potentielt isolerede systemer (eller mellem et isoleret system og resten af verden)