Un sistema cerrado (mecánica) es un sistema de cuerpos ubicados a una distancia tan grande de todos los demás cuerpos del Universo que su influencia sobre los cuerpos del sistema en consideración puede despreciarse. Los cuerpos incluidos en un sistema cerrado o aislado solo pueden interactuar entre sí y no pueden interactuar con todos los demás cuerpos del Universo. [1] [2] [3] El concepto de un sistema aislado se usa no solo en la mecánica clásica sino también en la mecánica cuántica . [4] [5] [6]
Algunos autores consideran que los conceptos de sistemas cerrados y aislados son idénticos entre sí [1] , otros autores los consideran diferentes [7] .
Los defensores del segundo punto de vista creen que se debe distinguir entre un sistema cerrado y uno aislado [7] :
Desde su punto de vista, un sistema aislado siempre es cerrado, pero no al revés.
El concepto de sistema cerrado es una idealización, ya que las fuerzas gravitatorias se propagan a cualquier distancia entre los objetos. Esta idealización es aproximadamente válida cuando las fuerzas de influencia de los objetos fuera del sistema son despreciablemente pequeñas en comparación con las fuerzas que actúan entre los objetos del sistema. [3]
Por ejemplo, el sistema solar se considera como un sistema cerrado cuando se estudian las interacciones entre todos los cuerpos incluidos en él y se ignora el impacto sobre los cuerpos incluidos en el sistema solar de otros objetos materiales del universo. [3]
La importancia del concepto de sistema mecánico cerrado está determinada por el hecho de que las leyes de conservación del momento, del momento angular y de la energía sólo son válidas en sistemas cerrados de cuerpos. Además, el concepto de sistema cerrado se utiliza esencialmente para definir los conceptos de homogeneidad del tiempo , homogeneidad e isotropía del espacio. [8] Antes de resolver cualquier problema mecánico, por regla general, es necesario definir primero un sistema cerrado de cuerpos, [9] [10] ya que solo para un sistema mecánico aislado se puede predecir determinísticamente su futuro en base al conocimiento de su inicial condiciones y ecuaciones de movimiento. [once]
En marcos de referencia no inerciales no puede haber sistemas cerrados, ya que para cualquiera de los cuerpos del sistema las fuerzas de inercia son siempre fuerzas externas. [12]
Si un sistema mecánico cerrado consta de un solo punto material que no está sujeto a influencias externas, entonces se llama punto material libre . [3]
El Universo entero como un todo no puede ser considerado como un sistema cerrado. [ocho]
Un sistema mecánico abierto es un sistema mecánico que interactúa con otro sistema mecánico. Esta interacción puede manifestarse tanto en la acción de fuerzas mecánicas sobre un sistema abierto (por ejemplo, con el fenómeno de las oscilaciones forzadas ), como en el cambio de los parámetros de un sistema abierto a lo largo del tiempo (por ejemplo, con el fenómeno de las oscilaciones paramétricas ). resonancia ). [13]
Si otro sistema mecánico realiza cierto movimiento, entonces es conveniente considerar ambos sistemas mecánicos como un sistema mecánico cerrado unificado. En este caso, la acción de las fuerzas mecánicas de una parte a otra se da teniendo en cuenta la influencia del campo externo creado por ella en la energía potencial del sistema combinado. [catorce]
Las fuerzas internas son las fuerzas de interacción entre los puntos del sistema bajo consideración. [15] Con base en la tercera ley de Newton , es fácil probar que el vector principal de todas las fuerzas internas del sistema y el momento principal de estas fuerzas con respecto a un punto arbitrario son iguales a cero cuando el sistema está en equilibrio y durante su movimiento arbitrario. [quince]
Las fuerzas externas se denominan fuerzas mecánicas con las que actúan sobre cuerpos y puntos del sistema mecánico del cuerpo y puntos que no están comprendidos en el sistema considerado. [quince]
Un sistema cerrado es un sistema de puntos o cuerpos materiales, cada uno de los cuales no se ve afectado por fuerzas externas. [dieciséis]
Entre todas las abstracciones de la física clásica, una de las principales es la idea de un sistema aislado o cerrado.
Las abstracciones físicas fundamentales son un sistema aislado que evoluciona independientemente del resto del mundo, y la interacción entre sistemas potencialmente aislados (o entre un sistema aislado y el resto del mundo)