Чтобы правильно решать задачи по физике, важно понимать, чем отличается замкнутая система тел от незамкнутой. Попробуем, на простых примерах разобрать разницу между этими понятиями.
Разница
Незамкнутая или разомкнутая система тел — это та, в которой тела взаимодействуют между собой и, кроме этого, на них действуют еще и внешние силы.
В незамкнутой системе не работают законы сохранения (энергии, импульса).
Любая реально существующая система тел — незамкнутая.
Например, берем термос, наливаем в него кипяток и плотно закрываем крышкой. Казалось бы, система внутри — замкнутая. Ведь вода может взаимодействовать только с внутренними стенками термоса и небольшим количеством воздуха, который остался внутри.
Если бы это действительно было так, то кипяток бы никогда не остыл. Но в реальности вода не останется горячей через неделю или месяц. Она постоянно будет отдавать часть тепла внутренним стенкам термоса. Которые постепенно будут передавать его внешним стенкам, а те в свою очередь, окружающей среде. И это процесс будет происходить, пока вся система не уравновесится, то есть пока температура всех тел не станет одинаковой.
Замкнутая или изолированная система тел — это та, в которой тела взаимодействуют только между собой. Их векторная сумма импульсов всегда остается постоянной.
Пример замкнутой системы привести довольно сложно, потому что в природе их не существует. Это своеобразное теоретическое абстрактное понятие, которое придумали ученые, чтобы не отвлекаться на воздействие внешних сил.
Например, если закрыть в классе учителя и учеников, то это можно считать условно замкнутой системой — ведь все тела могут взаимодействовать только между собой и с предметами, которые находятся внутри помещения.
Но в реальности, в класс снаружи проникают посторонние звуки, тепло или холод, солнечные лучи и многое другое. Все это будет оказывать влияние на тела, которые находятся в помещении. Урок остановится, если за окном стемнеет, ученики отвлекутся на крики с улицы и т.д.
Учесть все внешние факторы довольно сложно, а иногда практически невозможно. Поэтому ученые договорились между собой не обращать внимание на силы и тела, которые влияют на систему незначительно. В школьных задачах по физике это отражается самыми разными фразами:
- нить невесомая и нерастяжимая;
- трение отсутствует;
- поверхность гладкая;
- сопротивление отсутствует и т.д.
Подобные упрощения придуманы для того, чтобы работали физические законы.
Например, ниже приведена задача для 8 класса на нахождение количества теплоты.
В школе подобная система считается замкнутой, и задача решается в одно действие, как показано на фото ниже.
Но в реальности, будут дополнительные потери. Как только спирт нагреется выше температуры окружающей среды, он начнет отдавать свое тепло окружающим телам: греть воздух вокруг себя, греть емкость, в которой находится и т.д.
При этом сам спирт будет продолжать нагреваться за счет получаемой энергии. Дополнительно какая-то его часть будет испаряться в процессе нагрева, то есть будет меняться масса спирта.
В итоге финальная формула с учетом всех процессов и погрешностей будет намного сложнее. Но, если ориентироваться на ответ задачи, то само число практически не изменится, потому что все эти потери энергии будут незначительными.
В большинстве случаев высокая точность результатов не нужна. Поэтому систему считают замкнутой и опускают все сторонние воздействия.
