Имеет ли материальная точка массу и размеры

Одно и то же физическое тело в каких-то условиях может считаться материальной точкой, а в иных условиях – нет. Корабль, отплывающий из европейского порта к берегам Америки, – материальная точка. Но если рассматривать движение металлического шарика по столу в каюте этого судна, то считать корабль материальной точкой уже нельзя.

Что такое материальная точка

Под материальной точкой в механике подразумевают простейшую физическую модель. Речь идет о теле, массой, размерами, внутренней структурой и вращением которого можно пренебречь, если следовать условиям решаемой задачи. Положение этого объекта в пространстве определяется как положение, свойственное геометрической точке.

Иными словами, ставить вопрос о том, имеет ли материальная точка размеры и массу, не вполне корректно. Это всецело определяется исходными условиями конкретной задачи. Такие параметры в пределах рассматриваемого исследователем вопроса просто не принимают во внимание.

Положения классической механики гласят, что масса материальной точки является постоянной во времени. Она не зависит от особенностей движения точки и от ее взаимодействия с прочими телами.

Принятый в классической механике аксиоматический подход позволяет утверждать, что материальной может называться геометрическая точка, которой может быть поставлена в соответствие скалярная величина, называемая массой. Эта масса постоянна, она не находится в зависимости от времени и положения объекта в пространстве.

Применима ли такая модель к конкретному телу? Это будет зависеть не столько от размеров тела, сколько от особенностей и условий его движения. Принято считать, что при поступательном движении какое угодно твердое тело может приниматься за материальную точку. Ее положение будет совпадать с центром массы тела. Поскольку при поступательном движении все точки тела движутся одинаково, для описания такого движения вполне можно обойтись указанием на особенности перемещения одной его точки.

Свойства материальной точки

Материальная точка способна запасать механическую энергию в виде кинетической энергии при ее перемещении в пространстве или в виде потенциальной энергии во взаимодействии с полем. Отсюда следует, что материальная точка неспособна к деформациям. Такой точкой можно назвать лишь абсолютно твердое тело.

Материальная точка не может вращаться вокруг своей оси, а эта ось не может менять направление в пространстве.

Модель, где описывается движение тела, рассматриваемого в качестве материальной точки, широко используется в ряде разделов механики.

С некоторыми оговорками и в первом приближении материальную точку при желании можно рассматривать как молекулу, содержащую один атом (это характерно, в частности, для инертных газов).

В естественных природных условиях никаких материальных точек, конечно, не существует. Это всего лишь модель, научная абстракция.