すべての物理システムには、システム全体の動きを定義する単一のポイントがあります。システムが外力を受けると、このポイントは、システムの全質量がそこに集中するかのように移動し、外力も同様にそれに適用されます。その結果、この場所はシステムの「重心」と呼ばれます。システムの運動は、その重心の運動によって特徴付けられる場合があります。
重心
オブジェクトの重心は、アイテムまたはオブジェクトのシステムに対して指定された場所です。重心は、質量に応じて重み付けされたシステムのすべての部分の平均位置として定義されます。
重心は、基本的にアイテムに関連する場所です。これは、空間内の質量分布の平均位置、またはシステムのすべての部分の平均位置です。これは、通常、回転加速度ではなく直線加速度を生成するために力が加えられるポイントです。
システム全体の運動のダイナミクスを調べながら、システムの個々の粒子のダイナミクスについて心配する必要はありません。ただし、そのシステムに対応する 1 つのポイントのダイナミクスに集中してください。
重要性
システムの重心は、均一な力が適用されるオブジェクト上の場所です。複雑で不規則な形状のオブジェクトの動きを説明する力学の問題の解決を簡素化するため、アイテムの重心を見つけることは重要です。奇妙な形をしたアイテムのすべての質量は、重心にある小さな物体に集中しており、この小さな物体は計算を完了する際に点質量として知られていると想定しています。
システムの重心は、その重心に向かう加重位置ベクトルを加算することによって計算されます。各軸について、重心は個別に決定されます。 X 軸を計算するには、次の式を使用します:
X 軸の場合:
重心
重心は、重力がアイテムまたはシステムに作用する場所です。それは本質的に、重力によって引き起こされるトルクが消失するポイントです。重力場が均一であると考えられる状況では、重心と重心は同じになります。それらは同じ位置または場所にあると主張されることが多いため、これら 2 つのフレーズ (重心と重心) は同じ意味で使用されることがあります。
粒子系
多数の原子または分子が「巨視的な」システムを構成しており、これは通常のサイズのアイテムです。単一の粒子について概説したルールを使用して、そのようなシステム内の各粒子を個別に特徴付けようとすることは不可能です。それにもかかわらず、（後で説明するように）粒子の振る舞いの基本原則に従う巨視的システムの振る舞いには、特定の非常に単純な特徴があります。多粒子系の状態にとって重要な力学量のそれぞれに 2 つの部分があることを示すことができます:
- 1 つのパーツは、システムを特定の位置に重心を持つ単一の粒子であるかのように扱います。 CM モーションは、このセクションとして知られているものです。
- 別の部分では、質量の中心にいる観察者の目を通して見たシステムの内部運動について説明しています。
簡単に言えば、相互に接続している可能性があるかどうか、または相互に関連しているエンティティの明確に定義されたコレクションは、粒子のシステムと呼ばれます。それらは、硬いものの並進運動における本物の粒子である可能性があります。相互作用する粒子は、互いに力を及ぼします。
これらの内圧は、常に反対方向に同じサイズのペアで存在します。内力に加えて、外力が粒子のすべてまたは一部に作用する場合があります。この文脈では、システム外の他のエンティティによってシステムに含まれる任意の 1 つの粒子に加えられる力を、外力と呼びます。
結論
全体として、質量の中心に力が加えられると、粒子のシステムとしてのアイテムは、回転せずに力の方向に移動します。重心は、物体の形状に関係なく、物体の力と運動のメカニズムを理解するのに役立ちます。
