¿Cómo encuentras la posición en la que tres partículas obedecen m1a1=m2a2m1a1=m2a2m_1 a_1 = m_2 a_2 si dos de las partículas forman un cuerpo compuesto?

De la mecánica clásica de Kibble:

Considere un sistema de tres partículas, cada una de masa m, cuyo movimiento está descrito por (1.9). Si se considera que las partículas 2 y 3, aunque no estén rígidamente unidas entre sí, forman un cuerpo compuesto de masa 2m ubicado en el punto medio r = 1 2 ( r 2 + r 3 ) , encuentre las ecuaciones que describen el movimiento del sistema de dos cuerpos que comprende la partícula 1 y el cuerpo compuesto (2+3). ¿Cuál es la fuerza sobre el cuerpo compuesto debido a la partícula 1? Demuestre que las ecuaciones concuerdan con (1.7). Cuando las masas son desiguales, ¿cuál es la definición correcta de la posición del compuesto (2 + 3) que hará que (1.7) aún se mantenga?

(1.9) es

metro 1 a 1 = F 12 + F 13 , metro 2 a 2 = F 21 + F 23 , metro 3 a 3 = F 32 + F 31 .

(1.7) es

metro 1 a 1 = metro 2 a 2


Así que hice la primera parte, sin embargo, no sé cómo hacer la parte en cursiva. Aparentemente la respuesta es

r = metro 2 r 2 + metro 3 r 3 metro 2 + metro 3 ,
pero no entiendo de dónde viene esta respuesta.

Cualquier ayuda sería apreciada. Gracias.

Respuestas (1)

Primero, dé un paso atrás y tenga en cuenta que este resultado debería ser intuitivo. La fórmula dada es el promedio ponderado de r 2 , r 3 con cada posición contribuyendo proporcionalmente según su masa. es decir, la masa total es metro 23 = metro 2 + metro 3 , y luego la posicion r 2 constituye metro 2 metro 23 de r y r 3 constituye metro 3 metro 23 de r . La resultante r (a partir de ahora lo llamaré r 23 ) se llama el centro de masa de los objetos 2 y 3.

Puedes encontrar esto algebraicamente postulando que la masa combinada de los objetos debe ser metro 23 = metro 2 + metro 3 y luego tratando de encontrar la aceleración que lo multiplica en la fuerza neta. Suma (1.9.ii) y (1.9.iii) y obtienes

metro 2 a 2 + metro 3 a 3 = metro 1 a 1 .
Queremos escribir el LHS como metro 23 a 23 , así que simplemente factorice a la fuerza metro 2 + metro 3 de la expresión existente y llamar a lo que queda a 23 .

metro 2 a 2 + metro 3 a 3 = ( metro 2 + metro 3 ) metro 23 ( metro 2 a 2 + metro 3 a 3 metro 2 + metro 3 ) a 23 .

Integrar a 23 y tu tienes r 23 como se indica.

Bien, eso tiene sentido. Si bien tengo una buena familiaridad con el cálculo, no esperaba que fuera necesario aquí. Sin embargo, ahora entiendo lo que está pasando, así que gracias por su respuesta.