Ciała fizyczne to co? Ciała fizyczne: przykłady, właściwości

W dzisiejszym artykule omawiamy, czym jest ciało fizyczne. Niewątpliwie termin ten spotkał się już wiele razy w trakcie roku szkolnego. Z pojęciami "ciała fizycznego", "substancji", "zjawiska", po raz pierwszy napotykamy na lekcjach historii naturalnej. Są przedmiotem studiów większości sekcji specjalnej nauki – fizyki.

Z definicji określenie "ciało fizyczne" odnosi się do konkretnego obiektu materialnego, który ma postać i wyraźną zewnętrzną granicę oddzielającą ją od środowiska i innych ciał. Ponadto ciało fizyczne charakteryzuje się takimi właściwościami jak masa i objętość. Te parametry są podstawowe. Ale poza nimi są inni. Mówimy o przejrzystości, gęstości, elastyczności, twardości, i tak dalej.

Ciała fizyczne: przykłady

Mówiąc prosto, możemy nazwać dowolne obiekty otaczające ciałem fizycznym. Najczęstsze przykłady to książka, stół, samochód, piłka, kubek. Prosty ciało nazywa fizyk, którego forma geometryczna jest prosta. Kompozytowe ciała fizyczne to takie, które istnieją w postaci kombinacji prostych organów połączonych ze sobą. Na przykład bardzo konwencjonalna figura ludzka może być reprezentowana jako kolekcja cylindrów i kulek.

Materiał, z którego składa się dowolny z organów, nazywa się materią. W tym przypadku mogą zawierać w swoim składzie zarówno jeden, jak i szereg substancji. Podajmy przykłady. Ciała fizyczne – sztućce (widelce, łyżeczki). Najczęściej wykonywane są ze stali. Nóż może służyć jako przykład ciała składającego się z dwóch różnych rodzajów substancji – stalowego ostrza i drewnianej rączki. I taki złożony produkt, podobnie jak telefon komórkowy, jest produkowany z większej liczby "składników".

Jakie są substancje

Mogą być naturalne i sztucznie stworzone. W czasach starożytnych ludzie wykonali wszystkie potrzebne przedmioty z materiałów naturalnych (strzałki – od kamieni, ciepłych ubrań – od skór zwierzęcych). Wraz z rozwojem postępu technicznego pojawiły się substancje stworzone przez człowieka. I w tej chwili jest większość. Klasycznym przykładem fizycznego ciała o sztucznym pochodzeniu jest plastik. Każdy z nich został stworzony przez osobę w celu utrzymania niezbędnych cech tego lub tego przedmiotu. Na przykład przezroczyste tworzywo sztuczne – do szklanek soczewek, nietoksycznych potraw – do naczyń, trwałych – do zderzaka samochodowego.

Każdy obiekt (od topnika do urządzenia high-tech) ma wiele specyficznych cech. Jedną z właściwości fizycznych ciał jest możliwość ich przyciągania ze sobą w wyniku oddziaływania grawitacyjnego. Mierzy się za pomocą fizycznej ilości zwanej masą. Zgodnie z definicją fizyków masa ciał jest miarą ich grawitacji. Oznacza się symbolem m.

Pomiar masy

Ta fizyczna ilość, podobnie jak każda inna, jest wymierna. Aby dowiedzieć się, jaka jest masa dowolnego obiektu, musisz porównać go ze standardem. Oznacza to, że ciało, którego masa jest zabrane jako jedno. Międzynarodowy system jednostek (SI) to kilogram. Taka "idealna" jednostka masy istnieje w postaci cylindra, który jest stopem irydu i platyny. Ten międzynarodowy model jest przechowywany we Francji, a jego kopie są dostępne w prawie każdym kraju.

Oprócz kilograma, użyj pojęcia ton, gram lub miligram. Zmierz to samo wagi ciała poprzez ważenie. Jest to klasyczny sposób na codzienne obliczenia. Ale w dzisiejszej fizyce istnieją inne metody pomiaru, znacznie bardziej nowoczesne i wysoce dokładne. Z ich pomocą określają masę mikrocząstek, jak również gigantyczne przedmioty.

Inne właściwości ciał fizycznych

Najważniejsze cechy stanowią forma, masa i objętość. Są jednak inne właściwości ciał fizycznych, z których każda jest ważna w pewnej sytuacji. Na przykład przedmioty o równej objętości mogą różnić się znacząco w ich masie, to znaczy różnej gęstości. W wielu sytuacjach ważne są takie cechy, jak delikatność, twardość, elastyczność czy właściwości magnetyczne. Nie zapominaj o przewodności cieplnej, przezroczystości, jednorodności, przewodności elektrycznej i innych fizycznych właściwościach cieczy i substancji.

W większości przypadków wszystkie takie cechy zależą od substancji lub materiałów, z których składają się obiekty. Na przykład kule z kauczuku, szkła i stali będą mieć zupełnie różne zestawy właściwości fizycznych. Jest to ważne w sytuacjach wzajemnego oddziaływania ze sobą organów, na przykład badając stopień ich deformacji podczas kolizji.

Przy przyjętych aprobatach

Niektóre fizyczne gałęzie fizyki uważane są za rodzaj abstrakcji o idealnych cechach. Na przykład w mechanice ciała są reprezentowane w postaci materialnych punktów, które nie mają mas lub innych właściwości. Ta część fizyki zajmuje się poruszaniem takich punktów warunkujących i rozwiązywaniem problemów tutaj, takie ilości nie mają fundamentalnego znaczenia.

W obliczeniach naukowych często stosuje się pojęcie sztywnego ciała. Taki warunek jest uważany za nie podlegający odkształceniom, przy braku przemieszczenia środka masy ciała. Ten uproszczony model umożliwia teoretyczne odtworzenie pewnej liczby procesów.

Sekcja termodynamiki wykorzystuje koncepcję absolutnie czarnego ciała do własnych celów. A co to jest? Ciało fizyczne (obiekt abstrakcyjny), zdolne do pochłaniania promieniowania padającego na jego powierzchnię. Jednocześnie, jeśli problem wymaga tego, mogą emitować fale elektromagnetyczne. Jeśli, zgodnie z warunkami teoretycznych obliczeń, kształt ciał fizycznych nie jest fundamentalny, domyślnie uważany jest za sferyczny.

Dlaczego właściwości ciał są tak ważne

Fizyka sama w sobie powstała z potrzeby zrozumienia praw, poprzez które zachowywały się ciało fizyczne, a także mechanizmy istnienia różnych zjawisk zewnętrznych. Do naturalnych czynników można przypisać wszelkie zmiany w naszym środowisku, niezwiązane z wynikami aktywności człowieka. Wielu z nich korzysta z zalet ludzi, ale inne mogą być niebezpieczne, a nawet katastrofalne.

Badanie zachowania i najbardziej zróżnicowane właściwości ciał fizycznych jest konieczne dla ludzi, aby przewidzieć czynniki niepożądane i zapobiegać lub zmniejszyć szkody, które powodują. Na przykład konstrukcja falochronów jest wykorzystywana do zwalczania negatywnych przejawów elementów morza. Aby przeciwstawić się trzęsieniu ziemi, ludzkość dowiedział się, jak rozwijać specjalne, odporne na trzęsienia ziemi budowle budynków. Części łożyskowe samochodu są wykonane w specjalnej, starannie sprawdzonej formie w celu zmniejszenia szkód podczas wypadków.

Na strukturze ciał

Zgodnie z inną definicją, określenie "ciało fizyczne" oznacza wszystko, co można uznać za realne. Każdy z nich musi zajmować część przestrzeni, a substancje, z których się składa, to zbiór cząsteczek o określonej strukturze. Innymi, mniejsze cząstki to atomy, ale każdy z nich nie jest niczym niepodzielnym i zupełnie prostym. Struktura atomu jest dość trudna. W jego składzie można rozróżnić dodatnio i ujemnie naładowane cząsteczki jonów cząstkowych.

Struktura, według której takie cząstki są wyrównane w pewnym układzie, w przypadku ciał stałych nazywa się krystaliczną. Każdy kryształ ma określoną, ściśle ustaloną formę, która wskazuje na ruch uporządkowany i oddziaływanie jego cząsteczek i atomów. Kiedy zmienia się struktura krystaliczna, zaburzenia fizyczne ciała są zaburzone. Stopień mobilności składników podstawowych zależy od jego stanu skupienia, który może być stały, ciekły lub gazowy.

W celu scharakteryzowania tych złożonych zjawisk stosuje się pojęcie współczynników sprężania lub elastyczności masowej, które są wzajemnie odwrotnymi ilościami.

Ruch cząsteczek

Stan spoczynku nie jest związany z atomami, ani z cząsteczkami substancji stałych. Są w ciągłym ruchu, którego natura zależy od stanu termicznego ciała i skutków, jakie przeżywa. Część cząstek elementarnych – jony naładowane ujemnie (zwane elektrony) poruszają się z większą szybkością niż te, które mają ładunek dodatni.

Z punktu widzenia stanu skupienia ciała fizyczne stanowią ciała stałe, ciecze lub gazy, które zależą od charakteru ruchu cząsteczkowego. Cały zestaw ciał stałych można podzielić na krystaliczny i amorficzny. Ruch cząstek w krysztale jest całkowicie uporządkowany. W płynach cząsteczki poruszają się zupełnie inaczej. Poruszają się z jednej grupy do drugiej, która może być figuratywnie reprezentowana jak komety, które wędrują od jednego systemu niebieskiego do drugiego.

W każdym z gazowych cząsteczek cząsteczki mają znacznie słabsze wiązanie niż w cieczy lub cieczy. Cząsteczki mogą być odrażające od siebie nawzajem. Elastyczność ciał fizycznych jest określana przez kombinację dwóch głównych wielkości – współczynnika ścinania i współczynnika elastyczności masowej.

Płynność ciała

Dla wszystkich istotnych różnic między ciałami ciała stałego i ciekłego, ich właściwości są wiele podobieństw. Niektóre z nich, zwane miękkimi, zajmują pośrednie agregat między pierwszą i drugą cechą charakterystyczną tych właściwości fizycznych. Ta jakość, podobnie jak płynność, można znaleźć w stałym ciele (np. Lód lub szewc var). Jest związany z metalami, w tym z twardymi. Pod presją, większość z nich może płynąć jak ciecz. Łącząc i ogrzewając dwa stałe kawałki metalu, możliwe jest ich spawanie w jedną całość. Ponadto, proces lutowania przebiega w temperaturze znacznie niższej niż temperatura topnienia każdego z nich.

Proces ten jest możliwy pod warunkiem, że obie części są w pełni kontaktowe. W ten sposób wytwarzane są różne stopy metali. Odpowiednia własność nazywa się dyfuzją.

O płynach i gazach

Zgodnie z wynikami licznych eksperymentów, naukowcy doszli do następującego wniosku: stałe ciała fizyczne nie są odosobnioną grupą. Różnica między nimi a cieczą polega tylko na większym tarciu wewnętrznym. Przejście substancji do różnych stanów następuje w warunkach pewnej temperatury.

Gazy różnią się od cieczy i ciał stałych, ponieważ wzrost siły elastycznej nie zachodzi nawet przy silnej zmianie objętości. Różnica między cieczami a ciałami stałymi ma wyobrażenie sił sprężystych w ciałach stałych pod ścinaniem, to jest zmiany kształtu. Zjawisko to nie jest obserwowane w cieczy, które mogą przyjmować dowolną z postaci.

Krystaliczny i amorficzny

Jak już wspomniano, dwa możliwe stany ciał stałych są bezpostaciowe i krystaliczne. Amorficzne obejmują ciała o takich samych właściwościach fizycznych we wszystkich kierunkach. Ta jakość nazywa się izotropią. Jako przykład można leczyć utwardzoną żywicę, produkty z bursztynu, szkła. Ich izotropia jest wynikiem zaburzenia rozmieszczenia cząsteczek i atomów w składzie materii.

W stanie krystalicznym cząstki elementarne są rozmieszczone w ścisłej kolejności i istnieją jako wewnętrzna struktura okresowo powtarzająca się w różnych kierunkach. Właściwości fizyczne takich ciał są różne, ale w równoległych kierunkach się pokrywają. Ta właściwość kryształów nazywa się anizotropią. Jej przyczyną jest nierówna siła oddziaływania między cząsteczkami i atomami w różnych kierunkach.

Mono- i polikryształów

W pojedynczych kryształach struktura wewnętrzna jest jednorodna i powtarza się w całej objętości. Polikryształy wyglądają jak wiele małych kryształów krystalizujących razem losowo. Cząstki składowe są usytuowane w ściśle określonej odległości od siebie i we właściwym porządku. Krata kryształowa rozumiana jest jako zbiór węzłów, to jest punktów służących jako centra cząsteczek lub atomów. Metale o strukturze kryształu służą jako materiał do szkieletów mostów, budynków i innych mocnych konstrukcji. Dlatego też właściwości fizycznych ciał krystalicznych są dokładnie zbadane w celach praktycznych.

Rzeczywiste właściwości wytrzymałościowe mają niekorzystny wpływ na uszkodzenia siatki krystalicznej, zarówno powierzchniowej, jak i wewnętrznej. Odrębny dział fizyki, zwany mechaniką stanu stałego, poświęcony jest podobnym właściwościom ciała stałego.