מהו מרכז המסה?

המונח "מרכז המסה" משמש לא רק במכניקה וגם בחישוב תנועת הגופים השמימיים, אלא גם בחיי היומיום. רק אנשים לא תמיד חושבים על איזה סוג של חוקי הטבע באים לידי ביטוי במצב זה או אחר. לדוגמה, מחליקים על החלקה זוג פעיל להשתמש במרכז המסה של המערכת, כאשר הם להירגע, מחזיק ידיים.

לפני, לפני גילוי חוקי הכבידה על ידי ניוטון, הוא האמין כי כדור הארץ וכל כוכבי הלכת של המערכת לסובב סביב הכוכב המרכזי - השמש. כלומר, המיקום של הנקודה המרכזית עולה בקנה אחד עם המרכז הפיזי של הכוכב. תיאורטית, זה בהחלט אפשרי. אבל אז ניוטון הוכיח כי אובייקטים נמשכים זה לזה זה לזה - לא רק שמש להשפיע על כדור הארץ, אבל זה האחרון משפיע גם על הכוכב. מאחר שהנוסחה כוללת לא רק את ריבוע המרחק, אלא גם את המסה, כוחות האינטראקציה אינם שווים. כתוצאה מכך מתברר כי מרכז המסה של מערכת מכני "Earth-Sun" אינו ממוקם במרכז הכוכב, אלא הוא משתנה יחסית למרכז הפיזי. לכן, סביב נקודה זו הן את כדור הארץ ואת השמש לסובב.

מרכז המסה אפשר לנו להניח תחילה, ולאחר מכן לאשר בצורה מבריקה את הקיום במערכת הכוכבים של סיריוס של לוויין לא פולשני. בתצפית על הכוכב, האסטרונום הפנה את תשומת הלב לעיקולים המוזרים. התברר שסיריוס הוא כוכב כפול. הם סובבים סביב מרכז המסה, אשר גורם תנודות שנצפו.

מרכז המסה הוא עצמאי לחלוטין מסוג החיבור של חפצים: שדות מגנטיים, חבל, מוט. אנו מייצגים שני כדורים עם מסות m1 ו- m2, מחוברים זה לזה על ידי מוט מתכת אור אורך L. בשל חלק זה של המומנטום המוקצים הכדור m1 יועברו ו m2. אם אנחנו עכשיו לזרוק את צרור זה של כדורים בזווית לאוויר, ואז הטיסה ייראה במבט ראשון מבולגן: למרות הכדורים "נופל", שינוי המיקום שלהם, נקודה משותפת מסוימת על מוט מוט כמו שצריך, לאורך מסלול פרבוליות. זהו מרכז המסה. זה לא חייב להיות באובייקט עצמו. לדוגמה, בדוגמה עם כוכבים, הוא נמצא בתוך הריק. כאשר מבצעים חישובים, ההנחה היא כי סך המסה המצטברת של אובייקטים מרוכזת דווקא בנקודה נתונה, וקטורים של כוחות חיצוניים מוחלים גם על זה. אם אנו מקנים דחף לכל גוף של המערכת, אז, בהתאם מלא לחוקי שימור האנרגיה הדופק , הערך שלה בנקודת מרכז המסה יהיה אפס. אם ניקח בחשבון מערכת מבודדת מהשפעות חיצוניות, התנועה של מרכז המסה שלה מתרחשת בקצב קבוע. לפיכך, במקרה זה אנו יכולים לדבר על מסגרת אינרציה של התייחסות.

המושג של מרכז המסה משמש גם בתכנון הספינות. יש צורך לקחת בחשבון לא רק שני גופים, אלא מספר עצום של אותם וכל להוביל למכנה אחד. טעויות בחישובים משמעו חוסר יציבות של הספינה: במקרה אחד הוא יהיה שקוע מדי במים, על הסיכון של הולך לתחתית עם הגלים הקטנים ביותר; ובשני גבוה מדי מעל פני הים, יצירת סכנה של הפיכה בצד. אגב, בגלל זה כל דבר על הלוח צריך להיות במקומו, הניתנים על ידי חישובים: מסיבית ביותר בתחתית מאוד.

מרכז המסה משמש לא רק עבור גופים שמימיים ועיצוב מנגנונים, אלא גם לומד את "התנהגות" של חלקיקים microworld. לדוגמה, רבים מהם נולדים בזוגות (electron-positron). ברשותו את הסיבוב המקורי ומציית לחוקים של משיכה / דחייה, ניתן לראותם כמערכת עם מרכז משותף של מסה.

עבור מערכות פשוטות, זה די קל לחשב את המיקום של מרכז נקודת המונית. לשם כך, יש צורך לסכם את המוצרים של המסה של כל גוף על ידי וקטור רדיוס, ולחלק את הערך המתקבל על ידי המסה הכוללת.