Fysisk legeme: Definition af objekt, krop og masse
Fysisk legeme: Klar, præcis definition af objekt, krop og masse — forstå sammensætning, egenskaber og forskelle mellem døde objekter og levende kroppe.
I fysik forstås et fysisk legeme (ofte forkortet til legeme eller objekt) som en samling af masser, betragtet som én enhed i en given beskrivelse. I praktisk modellering kan man vælge at beskrive et legeme som:
Modeller og tilnærmelser
- Partikel/pointmasse: Legemet behandles som en enkelt massepunkt, fx når størrelsen og formen er uvæsentlig i forhold til afstande eller bevægelser. Dette forenkler bevægelsesligningerne.
- Stiv krop: Legemet antages ikke at deformere, men kan rotere og oversætte som en helhed. Bruges når interne deformationer er små.
- Deformabelt legeme/continuum: Materialets fordeling og interne spændinger er vigtige — man bruger materialeligninger for at beskrive deformation, elasticitet og plastisk opførsel.
Masse, tyngdepunkt og inertimoment
Masse er et mål for hvor meget stof et legeme indeholder og indgår i definitionen af bevægelsesmængde og energi; SI-enheden er kilogram (kg). For mange problemstillinger er legemets tyngdepunkt (center of mass) et centralt begreb: det punkt hvor man kan antage hele massen er koncentreret for beregning af translation. For rotation er legemets inertimoment (drejningstreghed) vigtigt — det afhænger af massernes fordeling omkring rotationsaksen.
Skala og eksempler
Et konkret eksempel er en cricketbold, som man kan opfatte som ét objekt i en kollision eller baneberegning, selvom bolden består af mange partikler og materialelag (stofstykker) med egen struktur. Valget af model afhænger af hvilken nøjagtighed og hvilke fænomener man ønsker at beskrive.
Interaktioner og ydre påvirkninger
Fysiske legemer påvirkes af kræfter (fx tyngdekraft, kontaktkræfter, friktion og aerodynamiske kræfter). Disse bestemmer legemets acceleration, rotation og eventuelle deformationer. Vægten er den kraft, et legeme udøver i et gravitationsfelt og kan variere med tyngdefeltets styrke, mens massen er en uforanderlig størrelse i Newtonsk mekanik.
Biologiske og levende legemer
Menneskers og dyrs fysiske krop består af organer og væv og udgør samtidig en del af et samlet levende væsen. For mennesker kan helhedsbeskrivelsen også omfatte en psykologisk eller åndelig komponent, som ligger uden for rent mekaniske modeller, men alligevel er relevant i tværfaglige sammenhænge (medicin, fysiologi og psykologi).
Afgrænsning og systemdefinition
Det er vigtigt at afgrænse hvad man mener med "legeme": i nogle anvendelser indbefatter det kun det faste stof, i andre også indre væsker, gasser eller tilknyttede felter. Fysikere skelner også mellem et isoleret legeme (ingen udveksling af masse/energi) og åbne systemer (hvor stof eller energi kan passere grænsen).
Samlet set er begrebet fysisk legeme en praktisk idealisering, der gør det muligt at beskrive og analysere bevægelse, kræfter og energi for genstande fra simple partikler til komplekse, biologiske enheder, afhængigt af hvilken detaljeringsgrad der er nødvendig.
Søge