Шта су физичка тела? Физичка тела: примери, својства

У данашњем чланку разматрамо шта је физичко тијело. Без сумње, овај термин већ вас је срео много пута током школских година. Са појмовима "физичко тијело", "супстанца", "феномен", први пут се сусрећемо на часовима природне историје. Они су предмет проучавања већине секција специјалне науке - физике.

По дефиницији појам "физичко тело" односи се на одређени материјални објекат који има облик и јасно изражену спољну границу која га одваја од окружења и других тела. Поред тога, физичко тело карактеришу такве карактеристике као маса и запремина. Ови параметри су основни. Али поред њих постоје и други. Говоримо о транспарентности, густини, еластичности, тврдости и тако даље.

Физичка тела: примери

Једноставно, можемо назвати било који од околних објеката физичко тело. Најчешћи примери су књига, стол, аутомобил, лопта, шоља. Једноставно тело назива физичар чији је геометријски облик једноставан. Сложена физичка тела су она која постоје у облику комбинација једноставних тела причвршћених заједно. На пример, врло конвенционална људска фигура може бити представљена као збирка цилиндара и лоптица.

Материјал из којег се састоји било које тело назива се материја. У овом случају могу садржати у свом саставу један и један број супстанци. Дајте нам неке примјере. Физичка тела - прибор за јело (виљушке, кашике). Најчешће су направљени од челика. Нож може послужити као пример тела који се састоји од две различите врсте супстанци - челичног сечива и дрвене ручке. А тако сложен производ, попут мобилног телефона, направљен је из много већег броја "састојака".

Које су супстанце?

Они могу бити природни и створени вештачки. У древним временима људи су направили све неопходне предмете од природних материјала (стрелице од камења, топлих одећа - од животињских кожа). Са развојем технолошког напретка појавиле су се супстанце које је створио човек. И у овом тренутку постоји већина. Класичан пример физичког тела вештачког порекла је пластика. Свака од таквих врста створила је особа у сврху одржавања потребних квалитета тог или оног субјекта. На пример, прозирна пластика - за сочива са очима, нетоксична храна - за посуђе, издржљива - за ауто одбојник.

Сваки објекат (од камена секира до високотехнолошког уређаја) има низ специфичних квалитета. Једно од особина физичких тела је њихова способност да се привлаче једни према другима као резултат гравитацијске интеракције. Измери се физичком количином која се зове маса. Према дефиницији физичара, маса тела је мера њихове гравитације. Означава се симболом м.

Мерење масе

Ова физичка количина, као и свака друга, је мјерљива. Да бисте сазнали коју је масу било ког објекта, потребно је да га упоредите са стандардом. То јест, са телом чија се маса узима као једна. Међународни систем јединица (СИ) је килограм. Таква "идеална" јединица масе постоји у облику цилиндра, која је легура иридијума и платине. Овај међународни модел се чува у Француској, а копије су доступне у готово свакој земљи.

Поред килограма, користите појам тон, грам или милиграм. Измерите исту телесну тежину вагањем. Ово је класичан начин за свакодневне калкулације. Али у модерној физици постоје и друге методе мерења, много модерније и високо прецизне. Уз њихову помоћ одредити масу микрочестица, као и џиновске објекте.

Друга својства физичких тела

Форма, маса и запремина су најважније карактеристике. Али постоје и друга својства физичких тела, од којих је свака важна у одређеној ситуацији. На пример, објекти једнаке запремине могу се значајно разликовати у својој маси, то јест, имају различиту густину. У многим ситуацијама важне су карактеристике крхкости, тврдоће, еластичности или магнетских особина. Не заборавите на топлотну проводљивост, транспарентност, хомогеност, електричну проводљивост и друге бројне физичке особине тијела и супстанци.

У већини случајева, све такве карактеристике зависе од супстанци или материјала од којих се објекти састоје. На пример, гумена, стаклена и челична кугла ће имати апсолутно различите скупове физичких квалитета. Ово је важно у ситуацијама интеракције тела једна с другим, на пример, проучавајући степен њихове деформације током сукоба.

О усвојеним апроксимацијама

Одређене физичке гране физике се сматрају апстракцијом са идеалним карактеристикама. На пример, у механици, тела су заступљена у облику материјалних тачака које немају масе или друга својства. Овај део физике бави се кретањем таквих условних тачака и да решава проблеме који се овде постављају, такве количине нису од фундаменталне важности.

У научним прорачунима, често се користи концепт апсолутно крутог тела. Такво условно се сматра да није предмет било каквих деформација, са одсуством померања центра масе тела. Овај поједностављени модел омогућава теоријски репродуковање одређеног броја одређених процеса.

Део термодинамике користи концепт апсолутно црног тела за своје потребе. А шта је ово? Физичко тело (апстрактни објекат), способан да апсорбује било које зрачење на његовој површини. Истовремено, ако проблем то захтева, електромагнетни таласи се могу емитовати на њега. Ако, према условима теоретских прорачуна, облик физичких тела није фундаментални, по дефаулту сматра се да је сферичан.

Зашто су особине тела толико важне

Сама физика као таква настала је из потребе да се схвате закони којима се понашају физичка тела, као и механизми постојања различитих спољних феномена. На природним факторима могуће је приписати било какве промјене у нашем окружењу, а које се не односе на резултате људске дјелатности. Многи од њих користе људе у своју корист, али други могу бити опасни, па чак и катастрофални.

Истраживање понашања и најразличитијих особина физичких тијела је неопходно за људе како би се предвидјели штетни фактори и спријечили или смањили штету коју изазивају. На пример, изградња људских вода се користи за борбу против негативних манифестација морских елемената. Да би се одупрли земљотресима, човечанство је научило како развити посебне објекте зграде које се не користе за земљотрес. Лежаји аутомобила се израђују у посебном, пажљиво провјереном облику како би се смањила штета током несрећа.

О структури тела

Према другој дефиницији, термин "физичко тело" означава све што се може препознати као стварно. Свако од њих нужно заузима дио простора, а материје из којих се састављају су колекција молекула одређене структуре. Друге, мање честице су атоми, али свака од њих није нешто недељиво и потпуно једноставно. Структура атома је прилично компликована. У свом саставу могуће је разликовати позитивно и негативно наелектрисане елементарне честице-јоне.

Структура према којој су такве честице поравнате у одређеном систему, за чврста тела називају се кристалним. Сваки кристал има дефинитиван, стриктно фиксиран облик, који указује на наручено кретање и интеракцију његових молекула и атома. Када се структура кристала промени, физичке особине тела су поремећене. Степен мобилности елементарних састојака зависи од агрегатног стања, које може бити чврста, течна или гасовита.

За карактеризацију ових сложених феномена, користи се појам коефицијента компресије или еластичности у великој мери, који су међусобно инверзне величине.

Кретање молекула

Стање одмора није ни инхерентно у атома нити у молекулима чврстих материја. Они су у сталном кретању, при чему природа зависи од термичког стања тела и ефеката које она тренутно пролази. Дио елементарних честица - негативно наелектрисани јони (названи електрона) померају се са већом брзином од оних са позитивним набојем.

Са становишта агрегатног стања, физичка тела су чврсти објекти, течности или гасови, што зависи од природе молекуларног кретања. Цијели сет чврстих материја може се поделити на кристалне и аморфне. Кретање честица у кристалу је потпуно наручено. У течностима, молекули се крећу по потпуно другачијем принципу. Они се крећу из једне групе у другу, што може бити фигуративно представљено као комете које лутају од једног небеског система до другог.

У било ком плинастом телу, молекули имају много слабију везу него у течности или чврстом стању. Честице могу бити назване одбрамбене једне од других. Еластичност физичких тела одређена је комбинацијом две главне количине - коефицијент стрижења и коефицијент еластичности у грудима.

Текућина тела

За све значајне разлике између чврстих и течних физичких тела, у њиховим својствима постоји много сличности. Неке од њих, које се називају меке, заузимају средњо агрегатно стање између првог и другог са инхерентним оба ова физичка својства. Овај квалитет, као и течност, може се наћи у чврстом телу (пример - лед или цвијет вар). То је инхерентно у металима, укључујући и тешке. Под притиском, већина њих може да протиче као течност. Комбиновањем и загревањем два чврста комада метала, могуће их је заварити у једну целину. Штавише, процес лемљења наставља се на температури знатно нижи од тачке топљења сваке од њих.

Овај процес је могућ под условом да су оба дела у пуном контакту. На тај начин се производе различите легуре метала. Одговарајућа својина назива се дифузија.

О течностима и гасовима

Према резултатима бројних експеримената, научници су дошли до следећег закључка: чврста физичка тела нису нека изолована група. Разлика између њих и течности се састоји само у већој унутрашњој трењи. Прелаз супстанци у различита стања се јавља у условима одређене температуре.

Гасови су различити од течности и чврстих материја, јер се повећање еластичне силе не јавља чак и код јаке промене запремине. Разлика између течности и чврстих материја је у изгледу еластичних сила у чврстим материјама под смицањем, то јест, промена облика. Ова појава није примећена у течностима које могу узети било који од облика.

Кристални и аморфни

Као што је већ речено, два могућа стања чврстих материја су аморфна и кристална. Аморфни укључују тела која имају исте физичке особине у свим правцима. Овај квалитет се зове изотропија. Као пример, можете очистити отврдњену смолу, производе од амбера, стакла. Њихова изотропија је резултат неуређеног распоређивања молекула и атома у саставу материје.

У кристалном стању, елементарне честице су распоређене у стриктном редоследу и постоје као унутрашња структура која се периодично понавља у различитим правцима. Физичке особине таквих тијела су различите, али у паралелним правцима оне се подударају. Ово својство својствено кристалима назива се анизотропија. Његов узрок је неједнака сила интеракције између молекула и атома у различитим правцима.

Моно- и поликристали

У јединственим кристалима, унутрашња структура је хомогена и понавља се кроз волумен. Поликристали изгледају као много малих кристала који случајно кристалишу заједно. Конституисане честице се налазе на стриктно дефинисаном растојању један од другог и по жељеном редоследу. Кристално решетке подразумевају скуп чворова, то јест, тачке које служе као центри молекула или атома. Метали са кристалном структуром служе као материјал за скелете мостова, зграда и других чврстих структура. Због тога су особине кристалних тела пажљиво проучаване у практичне сврхе.

На стварне карактеристике снаге негативно утичу недостаци кристалне решетке, како површинске тако и унутрашње. Одвојени одсек физике, који се зове солидна механика, посвећен је сличним својствима чврстих материја.