Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

emixter edited
revision #15352 parent #15351 ← older newer →
@@ -1,11 +1,43 @@
### Условие
−$2.4.25.$ [Вставьте условие задачи]
+$2.4.25.$ Внутренняя энергия системы — это потенциальная энергия взаимодействия ее частиц между собой плюс кинетическая энергия движения этих частиц относительно центра масс системы (внутреннего движения). В каком случае полная энергия системы сводится к внутренней? Докажите, что приращение внутренней энергии системы равно работе внешних сил, приложенных к частицам этой системы при их перемещении относительно центра масс.
### Решение
−sdf
+Перейдём в систему отсчёта связанную с центром масс системы, тогда полная механическая энергия системы $E$:
+$$E=\frac{1}{2}MV_{ЦМ}^{2}+\frac{1}{2}\sum_{i=1}^{N}m_{i}u_{i}^{2}+U_{пот}$$
+
+где $V_{ЦМ}$ - скорость центра масс, $M=\sum_{i=1}^{N}m_{i}$ - масса всей системы, $u_{i}=\upsilon_{i}-V_{ЦМ}$ - скорость $i$-й частицы относительно центра масс, $U_{пот}$ - потенциальная энергия взаимодействия частиц между собой.
+
+По определению внутренней энергии системы:
+
+$$U_{внутр}=\frac{1}{2}\sum_{i=1}^{N}m_{i}u_{i}^{2}+U_{пот}$$
+
+Следовательно,
+
+$$E=\frac{1}{2}MV_{ЦМ}^{2}+U_{внутр}$$
+
+Если $V_{ЦМ}=0$, тогда полная механическая энергия системы сводится к внутренней.
+
+Теперь ответим на второй вопрос.
+
+Обозначим внешние и внутренние силы на $i$-ю частицу как $\vec F_{i}^{внеш}$ и $\vec F_{i}^{внут}$. Пусть $\vec r_{i}$ - радиус-вектор частицы, $\vec R$ - радиус-вектор центра масс, $\vec \xi_{i}=\vec r_{i}-\vec R$ - положение частицы относительно центра масс. Тогда:
+
+$$d\vec r_{i}=d\vec R+d\vec\xi_{i}$$
+
+По теореме об изменении кинетической энергии:
+
+$$dK_{общ}=\sum_{i=1}^{N}\left( \vec F_{i}^{внеш}+\vec F_{i}^{внут} \right)d\vec r_{i}=\sum_{i=1}^{N}\left( \vec F_{i}^{внеш}+\vec F_{i}^{внут} \right)\left( d\vec R+d\vec\xi_{i} \right)$$
+
+Раскроем скобки:
+
+$$dK_{общ}=\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внеш}\cdot d\vec R+\sum_{i=1}^{N}F_{i}^{внеш}\cdot d\vec\xi_{i}+\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внут}\cdot d\vec R+\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внут}\cdot d\vec\xi_{i}$$
+
+Поскольку $\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внеш}=\vec F_{внеш}^{рез}$ - результирующая сила внешних сил, действующих на систему и по третьему закону Ньютона для внутренних сил: $\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внут}=0$, тогда:
+
+$$dK_{общ}=\vec F_{внеш}^{рез}\cdot d\vec R+\sum_{i=1}^{N}F_{i}^{внеш}\cdot d\vec\xi_{i}+\sum_{i=1}^{N}\vec F_{i}^{внут}\cdot d\vec\xi_{i}$$
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+При скорости центра масс, равной нулю.