Krop (fysik)

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

I fysik, en fysisk krop, eller bare krop, er noget, der har masse og optager plads . I klassisk fysik er et legeme normalt begrænset af en identificerbar begrænsning. Kroppe er lavet af stof . Et legeme kan eksistere i en af ​​de fysiske tilstande, f.eks. B. fast, flydende eller gasformig, men den kan også bestå af flere komponenter med muligvis forskellige fysiske tilstande.

I klassisk fysik gælder følgende: hvor der er et legeme, kan der ikke være et andet.

Også i kvantefysikken er en krop noget, der har masse og fylder. I modsætning hertil er begrebet begrænsning næppe anvendeligt, da begrænsninger ikke kan lokaliseres efter ønske.

Der skelnes mellem følgende udtryk:

  • det tællelige og delelige legeme, f.eks. B. "Snowflake", "Board" eller "Drop"
  • det ikke- tællelige og ikke- delbare stof , f.eks. B. "Is", "Træ" og "Vand".

Væskelegemer

Flydende og gasformige legemer kaldes samlet væsker . De har ikke en bestemt form og tilpasser sig normalt til karvæggene. Den største forskel er, at gasser kan komprimeres, mens væsker har et næsten konstant volumen . En gas fylder normalt det ledige rum fuldstændigt, mens en væske danner en overflade. Hvis et legeme er i en væske, oplever det en opdrift i henhold til det arkimediske princip . Opførslen af immobile fluider er beskrevet af fluid statik , adfærd bevægelige fluider ved fluid dynamik .

Hvis en gasformig krop kondenserer til en væske eller et fast stof, stiger dens densitet pludselig, typisk med tre størrelsesordener . På den anden side ændrer den sig kun lidt, når den størkner . Derfor kombineres væsker og faste stoffer som kondenseret stof og står i kontrast med gasser.

Solid

Faste kroppe har en fast form, men de kan deformeres ved hjælp af ydre kræfter . Hvis deformationen går helt tilbage efter kraftens virkning, så taler man om en elastisk deformation , ellers om en plastisk deformation , som er en irreversibel proces . I mange applikationer negligeres også deformationerne af et fast legeme, hvis de kun er mindre. Den stive kropsmodel bruges derefter. For klart at beskrive sin position i rummet er det tilstrækkeligt at angive koordinaterne for tre af dets punkter. Hvis egenskaberne af et fast stof, især dets sammensætning og densitet, er konstante i hele volumenet, taler man om et homogent legeme.

Hvis kroppens rotation ud over deformationen også kan negligeres (f.eks. Fordi kroppens ekspansion er meget lille, eller fordi rotationen er umulig på grund af begrænsninger ), kan man korrekt beskrive sin position og bevægelse ved at sige reduceret det til et enkelt massepunkt . Man forestiller sig hele massen forenet i kroppens tyngdepunkt , som bestemmes af det vægtede middel af masserne af alle massepunkter eller volumenelementer, som kroppen er bygget op af. Strengt taget er det individuelle massepunkt ikke længere en fysisk krop, fordi den ikke har nogen rumlig forlængelse. Som Newtons love beskriver, forårsager en ekstern kraft en acceleration i kraftens retning, som er større, jo større kraft og mindre masse af massepunktet.

Bevægelsen af et massepunkt betyder altid en ændring på plads over tid . Svarende til de tre rumlige dimensioner har et massepunkt tre grader af oversættelsesfrihed . Hvis et stift legeme består af mere end et massepunkt, kan det også rotere rundt om enhver akse og dermed have op til tre grader af rotationsfrihed . Den dynamiske adfærd bestemmes ikke længere udelukkende af kroppens masse, men også af den rumlige fordeling af massen, som er angivet med inerti -tensoren . Kræfter, der virker på en krop, forårsager (som med massepunktet) translationel acceleration. Men hvis de angriber excentrisk, altså uden for tyngdepunktet, forårsager de også rotationsaccelerationer.

I tilfælde af et stift legeme er summen over et begrænset antal massepunkter endelig erstattet af integrationen over uendeligt små volumenelementer . Den stive krop har seks frihedsgrader : tre til oversættelse og tre til rotation.

Historiske aspekter

Da moderne videnskab opstod i begyndelsen af ​​1600 -tallet, repræsenterede René Descartes et rent geometrisk udtryk. Derfor defineres kroppen udelukkende af dets volumen og form og har ingen andre egenskaber. Kroppen bør kun være i stand til at udløse effekter ved direkte kontakt med en anden krop, dvs. gennem et stød. I modsætning hertil baserede Isaac Newton mekanikken opkaldt efter ham på definitionen af, at et legeme er en vis mængde stof. Han brugte udtrykket krop synonymt med masse og forstod af det det samlede antal materialepartikler, der er indesluttet i et volumen. [2] Ved hjælp af magtbegrebet , som han også nyligt skabte, analyserede han legemers bevægelser på himlen og på jorden og fandt ud af, at mellem to legemer skal en attraktiv kraft virke selv på stor afstand, nemlig tyngdekraften . Selvom Newton ikke selv ønskede at fremsætte udsagn ("hypoteser") om denne krafts oprindelse, blev denne kraftvirkning forstået som udgangspunkt fra ligene og som en egenskab af organerne. Gottfried Wilhelm Leibniz [3] og andre kritiserede dette som et tilbagefald til den præ -videnskabelige æra, hvor man forsøgte at forklare de processer, der blev observeret i naturen ved at tilskrive alle former for skjulte ( okkulte ) egenskaber til kroppene - en opfattelse, som Newton kraftigt forfulgt afvist.

I den yderligere udvidelse af mekanikken og deres anvendelse på væsker og gasser blev brugen af ​​ordet krop udvidet tilsvarende. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev nye radionuklider fundet i radiokemiske eksperimenter, der oprindeligt kun blev identificeret ved deres målbare halveringstid, omtalt som radioaktive organer .

Weblinks

Wiktionary: body - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

  1. ^ Richard S. Westfall: Kraft i Newtons fysik: Videnskaben om dynamik i det syttende århundrede . Amerikansk Elsevier, New York 1971. , Kap. 2
  2. ^ Isaac Newton: Philosophiae naturalis principia mathematica. Bind 1: Tomus Primus. London 1687, Definitio I ( digitaliseret version ), se også Newton: Opticks , Book III, forespørgsel 31 (udfyld dokumentet)
  3. ^ Volkmar Schüller: Leibniz-Clarke-korrespondancen . Akademie-Verlag, Berlin 1991. , Brev til A. Conti af 6. december 1715