Фізічныя цела - гэта што такое? Фізічныя цела: прыклады, ўласцівасці

У сённяшнім артыкуле паразважаем пра тое, што такое фізічнае цела. Без сумневу, дадзены тэрмін ужо не раз сустракаўся вам за гады школьнай вучобы. З паняццямі "фізічнае цела", "рэчыва", "з'ява" мы ўпершыню сутыкаемся на ўроках прыродазнаўства. Яны з'яўляюцца прадметам вывучэння большасці раздзелаў спецыяльнай навукі - фізікі.

Паводле вызначэння, паняцце "фізічнае цела" пазначае пэўны матэрыяльны аб'ект, які валодае формай і відавочна выяўленай вонкавай мяжой, якая аддзяляе яго ад знешняга асяроддзя і іншых тэл. Акрамя таго, фізічнага цела ўласцівы такія характарыстыкі, як маса і аб'ём. Дадзеныя параметры з'яўляюцца базавымі. Але акрамя іх маюцца і іншыя. Гаворка ідзе пра празрыстасць, шчыльнасці, пругкасці, цвёрдасці і т. П.

Фізічныя цела: прыклады

Кажучы спрошчана, любы з навакольных прадметаў мы можам назваць фізічным целам. Самыя звыклыя іх прыклады - кніга, стол, машына, мяч, кубак. Простым целам фізіка называе тое, чыя геаметрычная форма нескладана. Складовыя фізічныя цела - гэта тыя, што існуюць у выглядзе камбінацый змацаваных паміж сабой простых тэл. Напрыклад, вельмі ўмоўна чалавечую фігуру можна прадставіць у выглядзе сукупнасці цыліндраў і шароў.

Матэрыял, з якога складаецца любое з тэл, называецца рэчывам. Пры гэтым яны могуць утрымліваць у сваім складзе як адно, так і шэраг рэчываў. Прывядзём прыклады. Фізічныя цела - сталовыя прыборы (відэльцы, лыжкі). Выраблены яны часцей за ўсё з сталі. Нож можа паслужыць прыкладам цела, які складаецца з двух розных відаў рэчываў - сталёвага ляза і драўлянай дзяржальні. А такое складанае выраб, як сотавы тэлефон, вырабляецца з значна большай колькасці "інгрэдыентаў".

Якімі бываюць рэчывы

Яны могуць быць прыроднымі і створанымі штучна. У старажытныя часы ўсе неабходныя прадметы людзі выраблялі з натуральных матэрыялаў (наканечнікі стрэл - з камянёў, цёплую вопратку - з звярыных шкур). З развіццём тэхнічнага прагрэсу з'явіліся рэчывы, створаныя чалавекам. І ў цяперашні час такіх - большасць. Класічным прыкладам фізічнага цела штучнага паходжання можа служыць пластык. Кожны яго выгляд ствараўся чалавекам з мэтай забеспячэння патрэбных якасцяў таго ці іншага прадмета. Напрыклад, празрысты пластык - для лінзаў ачкоў, нетоксичный харчовай - для посуду, трывалы - для бампера аўтамабіля.

Любы прадмет (ад каменнага сякеры да высокатэхналагічнага прылады) валодае побач пэўных якасцяў. Адно з уласцівасцяў фізічных тэл - гэта іх здольнасць прыцягвацца адзін да аднаго ў выніку гравітацыйнага ўзаемадзеяння. Вымяраецца яно пры дапамозе фізічнай велічыні, названай масай. Па вызначэнні фізікаў, маса тэл - гэта мера іх гравітацыі. Яна пазначаецца сімвалам m.

вымярэнне масы

Дадзеная фізічная велічыня, як і любая іншая, паддаецца вымярэнню. Каб даведацца, якая маса любога прадмета, трэба параўнаць яго з эталонам. Гэта значыць з целам, маса якога прымаецца за адзінку. Міжнароднай сістэмай адзінак (СІ) ім лічыцца кілаграм. Такая "ідэальная" адзінка масы існуе ў выглядзе цыліндру, які прадстаўляе сабой сплаў ірыдый і плаціны. Дадзены міжнародны ўзор захоўваецца ў Францыі, а копіі яго маюцца амаль у кожнай з краін.

Акрамя кілаграма выкарыстоўваюць паняцце тоны, грама або міліграма. Вымераюць ж масу цела узважваннем. Гэта класічны спосаб для паўсядзённых разлікаў. Але ў сучаснай фізіцы ёсць і іншыя метады вымярэнняў, значна больш сучасныя і высокадакладныя. З іх дапамогай вызначаюць масу мікрачасцін, а таксама гіганцкіх аб'ектаў.

Іншыя ўласцівасці фізічных целаў

Форма, маса і аб'ём - важнейшыя з характарыстык. Але існуюць і іншыя ўласцівасці фізічных целаў, кожнае з якіх важна ў пэўнай сітуацыі. Напрыклад, прадметы роўнага аб'ёму могуць значна адрознівацца сваёй масай, гэта значыць мець розную шчыльнасць. У многіх сітуацыях важныя такія характарыстыкі, як далікатнасць, цвёрдасць, пругкасць або магнітныя якасці. Не варта забываць аб цеплаправоднасці, празрыстасці, аднастайнасці, электраправоднасці і іншых шматлікіх фізічных уласцівасцях целаў і рэчываў.

У большасці выпадкаў усе падобныя характарыстыкі залежаць ад тых рэчываў або матэрыялаў, з якіх прадметы складаюцца. Напрыклад, гумовыя, шкляныя і сталёвыя шарыкі будуць валодаць абсалютна рознымі наборамі фізічных якасцяў. Гэта мае значэнне ў сітуацыях узаемадзеянняў тэл паміж сабой, напрыклад вывучэнні ступені дэфармацыі іх пры сутыкненні.

Аб прынятых набліжанай

Пэўныя раздзелы фізікі фізічнае цела разглядаюць у якасці нейкага абстракцыі, якая валодае ідэальнымі характарыстыкамі. Напрыклад, у механіцы цела прадстаўляюцца ў выглядзе матэрыяльных кропак, якія не маюць масы і іншых уласцівасцяў. Дадзеная частка фізікі займаецца рухам такіх умоўных кропак, і для вырашэння пастаўленых тут задач падобныя велічыні прынцыповага значэння не маюць.

У навуковых разліках часта ўжываецца паняцце абсалютна цвёрдага цела. Такім ўмоўна лічыцца ня схільнае ніякім дэфармацыям, з адсутнасцю зрушэння цэнтра масы цела. Дадзеная спрошчаная мадэль дазваляе тэарэтычна прайграваць шэраг пэўных працэсаў.

Раздзел тэрмадынамікі у сваіх мэтах выкарыстоўвае паняцце абсалютна чорнага цела. А гэта што такое? Фізічнае цела (нейкі абстрактны прадмет), здольнае паглынаць любыя якія трапляюць на яго паверхня выпраменьвання. Пры гэтым, калі задача таго патрабуе, ім могуць выпраменьвацца электрамагнітныя хвалі. Калі па ўмовах тэарэтычных разлікаў форма фізічных тэл не прынцыповая, па змаўчанні лічыцца, што яна шарападобная.

Чаму ўласцівасці тэл так важныя

Сама фізіка як такая адбылася ад неабходнасці спасцігнуць законы, па якіх вядуць сябе фізічныя цела, а таксама механізмы існавання разнастайных вонкавых з'яў. Да прыродных фактараў можна аднесці любыя змены ў навакольным нас асяроддзі, якія не адносяцца да вынікаў чалавечай дзейнасці. Многія з іх людзі выкарыстоўваюць сабе на карысць, але іншыя могуць быць небяспечнымі і нават катастрафічнымі.

Даследаванне паводзінаў і самых розных уласцівасцяў фізічных тэл неабходна для людзей у мэтах прадказанні неспрыяльных фактараў і папярэджання або змяншэння наносіцца імі шкоды. Напрыклад, будаўніцтвам хваляломаў людзі прывыклі змагацца з негатыўнымі праявамі марской стыхіі. Супрацьстаяць землятрусам чалавецтва навучылася распрацоўкай асаблівых сейсмаўстойлівасць канструкцый будынкаў. Апорныя часткі аўтамабіля вырабляюцца ў асаблівай, старанна выверанай форме для памяншэння пашкоджанняў пры аварыях.

Аб структуры тэл

Паводле іншага азначэнні, тэрмін "фізічнае цела" мае на ўвазе ўсё тое, што можна прызнаць рэальна існуючым. Любое з іх абавязкова займае частку прасторы, а рэчывы, з якіх яны складаюцца, з'яўляюцца сукупнасцю малекул пэўнай структуры. Іншыя, больш дробныя часціцы яго - атамы, але і кожны з іх не з'яўляецца чым-небудзь непадзельнай і зусім простым. Будова атама досыць складана. У яго складзе можна вылучыць станоўча і адмоўна зараджаныя элементарныя часціцы - іёны.

Структура, згодна з якой такія часціцы выстройваюцца ў пэўную сістэму, для цвёрдых тэл носіць назву крышталічнай. Любы крышталь валодае вызначанай, строга фіксаванай формай, што кажа аб спарадкаваным руху і ўзаемадзеянні яго малекул і атамаў. Пры змене структуры крышталяў адбываецца парушэнне фізічных уласцівасцяў цела. Ад ступені рухомасці элементарных складнікаў залежыць яго агрэгатны стан, якое можа быць цвёрдым, вадкім або газападобным.

Для характарыстыкі дадзеных складаных з'яў выкарыстоўваецца паняцце каэфіцыентаў сціску або аб'ёмнай пругкасці, якія з'яўляюцца ўзаемна зваротнымі велічынямі.

рух малекул

Стан спакою ні атама, ні малекулам цвёрдых целаў ня ўласціва. Яны знаходзяцца ў пастаянным руху, характар якога залежыць ад цеплавога стану цела, і уздзеянняў, якім яно ў дадзены момант падвяргаецца. Частка элементарных часціц - адмоўна зараджаных іёнаў (названых электронамі) рухаецца з большай хуткасцю, чым якія маюць станоўчы зарад.

З пункту гледжання агрэгатнага стану, фізічныя цела - гэта цвёрдыя прадметы, вадкасці або газы, што залежыць ад характару малекулярнага руху. Уся сукупнасць цвёрдых тэл можа быць падзелена на крышталічныя і аморфныя. Рух часціц ў крышталі прызнана цалкам спарадкаваны. У вадкасцях малекулы рухаюцца па зусім іншым прынцыпе. Яны пераходзяць з адной групы ў другую, што можна вобразна ўявіць падобна кочующим з адной нябеснай сістэмы ў іншую каметам.

У любым з газападобных тэл малекулы розум нашмат больш слабой сувяззю, чым у вадкіх або цвёрдых. Часціцы там можна назваць адштурхваюцца адзін ад аднаго. Пругкасць фізічных тэл вызначаецца спалучэннем двух галоўных велічынь - каэфіцыента зруху і каэфіцыента аб'ёмнай пругкасці.

цякучасць тэл

Пры ўсіх значных адрозненнях цвёрдых і вадкіх фізічных тэл паміж сабой ва ўласцівасцях іх шмат агульнага. Частка з іх, названых мяккімі, займаюць прамежкавае агрэгатны стан паміж першымі і другімі з уласцівымі і тым, і іншым фізічнымі ўласцівасцямі. Такое якасць, як цякучасць, можна выявіць у цвёрдым целе (прыклад - лёд або шавецкі вар). Ўласціва яно і металах, у тым ліку досыць цвёрдым. Пад ціскам большасць з іх здольна цячы падобна вадкасці. Злучыўшы і нагрэў два цвёрдых кавалка металу, магчыма злітаваць іх у адзінае цэлае. Прычым працэс знітоўвання працякае пры тэмпературы значна больш нізкай, чым кропка плаўлення кожнага з іх.

Дадзены працэс магчымы пры ўмове поўнага судотыку абедзвюх частак. Менавіта такім спосабам атрымліваюць розныя металічныя сплавы. Адпаведнае ўласцівасць называюць дыфузіяй.

Аб вадкасцях і газах

Па выніках шматлікіх эксперыментаў навукоўцы прыйшлі да наступнай высновы: цвёрдыя фізічныя цела - гэта не нейкая адасобленая група. Адрозненне паміж імі і вадкімі складаецца толькі ў большым ўнутраным трэнні. Пераход рэчываў у розныя стану адбываецца ва ўмовах пэўнай тэмпературы.

Газы адрозніваюцца ад вадкасцяў і цвёрдых тэл тым, што павелічэння сілы пругкасці нават пры моцным змене аб'ёму ў іх не адбываецца. Адрозненне паміж вадкасцямі і цвёрдымі целамі - ва ўзнікненні пругкіх сіл у цвёрдых целах пры зруху, гэта значыць змене формы. Дадзенай з'явы не назіраецца ў вадкасцях, якія могуць прыняць любую з формаў.

Крышталічныя і аморфныя

Як ужо згадвалася, два магчымых стану цвёрдых тэл - аморфнае і крышталічнае. Да аморфным ставяцца цела, якія валодаюць аднолькавымі фізічнымі ўласцівасцямі па ўсіх напрамках. Дадзеная якасць называюцца ізатропнай. У якасці прыкладу можна прывесці ўсохлую смалу, вырабы з бурштыну, шкло. Іх ізатропнай - вынік бязладнага размяшчэння малекул і атамаў ў складзе рэчывы.

У крышталічным стане элементарныя часціцы размешчаны ў строгім парадку і існуюць у выглядзе ўнутранай структуры, перыядычна паўтараецца ў розных напрамках. Фізічныя ўласцівасці такіх тэл адрозніваюцца, але ў паралельных напрамках яны супадаюць. Такое ўласцівасць, уласцівае крышталям, называюць анізатропных. Яе прычына - неаднолькавая сіла ўзаемадзеяння паміж малекуламі і атамамі ў розных напрамках.

Мона- і поликристаллы

У монакрышталяў ўнутраная структура аднастайная і паўтараецца ва ўсім аб'ёме. Поликристаллы выглядаюць як мноства хаатычна зрослых адзін з адным невялікіх кристаллитов. Складнікі іх часціцы размяшчаюцца на строга вызначанай адлегласці адзін ад аднаго і ў патрэбным парадку. Пад крышталічнай кратамі разумеецца сукупнасць вузлоў, гэта значыць кропак, служачых цэнтрамі малекул альбо атамаў. Металы з крышталічнай структурай служаць матэрыялам для каркасаў мастоў, будынкаў і іншых трывалых канструкцый. Менавіта таму ўласцівасці крышталічных тэл старанна вывучаюцца ў практычных мэтах.

На рэальныя характарыстыкі трываласці аказваюць негатыўнае ўздзеянне дэфекты крышталічнай рашоткі, як павярхоўныя, так і ўнутраныя. Падобным уласцівасцях цвёрдых целаў прысвечаны асобны раздзел фізікі, які завецца механікай цвёрдага цела.