Learning Objective 2.1.A: Describe the properties and interactions of a system.
- 2.1.A.1 System properties are determined by the interactions between objects within the system.
- 2.1.A.2 If the properties or interactions of the constituent objects within a system are not important in modeling the behavior of the macroscopic system, the system can itself be treated as a single object.
- 2.1.A.3 Systems may allow interactions between constituent parts of the system and the environment, which may result in the transfer of energy or mass.
- 2.1.A.4 Individual objects within a chosen system may behave differently from each other as well as from the system as a whole.
- 2.1.A.5 The internal structure of a system affects the analysis of that system.
- 2.1.A.6 As variables external to a system are changed, the system's substructure may change.
Learning Objective 2.1.B: Describe the location of a system's center of mass with respect to the system's constituent parts.
- 2.1.B.1 For objects or systems with symmetrical mass distributions, the center of mass is located on lines of symmetry.
- 2.1.B.2 The location of a system's center of mass along a given axis can be calculated using the equation
- Equation: $\vec{x}_{\text{cm}} = \dfrac{\sum m_i \vec{x}_i}{\sum m_i}$
- 2.1.B.3 For a nonuniform solid that can be considered as a collection of differential masses, $dm$, the solid's center of mass can be calculated using the equation
- Equation: $\vec{r}_{\text{cm}} = \dfrac{\int \vec{r}\, dm}{\int dm}$
- 2.1.B.3.i The linear mass density of a rod or other linear rigid body is the derivative of the rod's mass with respect to the position of the differential mass element on the rigid body.
- Equation: $\lambda = \dfrac{d}{d\ell} m(\ell)$
- 2.1.B.3.ii If a function of mass density is given for a solid, the total mass can be determined by integrating the mass density over the length (one dimension), area (two dimensions), or volume (three dimensions) of the solid. For example:
- Equation: $M_{\text{total}} = \int \rho(r)\, dV$
- 2.1.B.4 A system can be modeled as a singular object that is located at the system's center of mass.
Objectif d'apprentissage 2.1.A : Décrire les propriétés et les interactions d'un système.
- 2.1.A.1 Les propriétés du système sont déterminées par les interactions entre les objets à l'intérieur du système.
- 2.1.A.2 Si les propriétés ou les interactions des objets constitutifs à l'intérieur d'un système ne sont pas importantes pour modéliser le comportement macroscopique du système, le système lui-même peut être traité comme un objet unique.
- 2.1.A.3 Les systèmes peuvent permettre des interactions entre les parties constitutives du système et l'environnement, ce qui peut entraîner un transfert d'énergie ou de masse.
- 2.1.A.4 Les objets individuels à l'intérieur d'un système choisi peuvent se comporter différemment les uns des autres ainsi que du système dans son ensemble.
- 2.1.A.5 La structure interne d'un système affecte l'analyse de ce système.
- 2.1.A.6 Lorsque des variables externes à un système changent, la sous-structure du système peut changer.
Objectif d'apprentissage 2.1.B : Décrire l'emplacement du centre de masse d'un système par rapport aux objets qui le constituent.
- 2.1.B.1 Pour les objets ou systèmes avec des distributions de masse symétriques, le centre de masse est situé sur les lignes de symétrie.
- 2.1.B.2 L'emplacement du centre de masse d'un système le long d'un axe donné peut être calculé à l'aide de l'équation
- Équation : $\vec{x}_{\text{cm}} = \dfrac{\sum m_i \vec{x}_i}{\sum m_i}$
- 2.1.B.3 Pour un solide non uniforme qui peut être considéré comme une collection de masses différentielles, $dm$, le centre de masse du solide peut être calculé en utilisant l'équation
- Équation : $\vec{r}_{\text{cm}} = \dfrac{\int \vec{r}\, dm}{\int dm}$
- 2.1.B.3.i La densité massique linéaire d'une tige ou d'un autre corps rigide linéaire est la dérivée de la masse de la tige par rapport à la position de l'élément de masse différentielle sur le corps rigide.
- Équation: $\lambda = \dfrac{d}{d\ell} m(\ell)$
- 2.1.B.3.ii Si une fonction de densité de masse est donnée pour un solide, la masse totale peut être déterminée en intégrant la densité de masse sur la longueur (une dimension), la surface (deux dimensions) ou le volume (trois dimensions) du solide. Par exemple :
- Équation: $M_{\text{total}} = \int \rho(r)\, dV$
- 2.1.B.4 Un système peut être modélisé comme un objet singulier situé au centre de masse du système.
