Fiziskais ķermenis: definīcija fizikā un bioloģijā — uzbūve un īpašības
Fizikā fiziskais ķermenis (dažkārt to sauc vienkārši par ķermeni vai objektu) ir masu kopums, ko tehniski var uzlūkot kā vienu makroskopisku sistēmu vai vienību, ja nav nepieciešams analizēt iekšējās daļiņas atsevišķi. Šādu ķermeņu kustību un mijiedarbību apraksta mehānika un citi fizikālie modeļi — piemēram, punktmasas, stingrā ķermeņa vai kontinuuma (deformas) modeļi. Fizikā īpaši svarīgi ir jēdzieni kā ķermeņa centrs (svars), momenti, spēki, impulss un enerģija, kā arī saglabāšanas likumi, kas nosaka sistēmas uzvedību dažādos apstākļos.
Uzbūve un īpašības fizikā
Piemēram, kriketa bumbu var uztvert kā objektu, taču bumba sastāv arī no daudzām daļiņām (vielas gabaliņiem). Atkarībā no precizitātes prasībām to var modelēt kā:
- punktveida masu — ja tās izmēri nav nozīmīgi attiecībā pret trajektorijas garumu;
- stingru ķermeni — ja deformācijas ir nenozīmīgas un svarīga ir rotācija un translācija;
- kontinuumu — ja jāanalizē iekšējās iekšējās spriegumu, deformāciju vai termiskās parādības.
Galvenās fizikālās īpašības, ar kurām raksturo fizisko ķermeni, ir: masa, tilpums, blīvums, forma, stāvoklis (ciets, šķidrs, gāzveida), temperatūra un mehāniskās īpašības (elastība, plastiķums, trauslums). Šīs īpašības mēra ar standartizētām mērvienībām (masa — kilogramos, tilpums — kubikmetros u.c.) un tās nosaka ķermeņa dinamisko reakciju uz ārējiem spēkiem un lauka ietekmi (piem., gravitācija, elektromagnētiskie lauki).
Fiziskais ķermenis bioloģijā
Cilvēka un dzīvnieka fiziskais ķermenis sastāv no orgāniem un audiem un ir daļa no dzīvās būtnes. Bioloģiskajā kontekstā ķermenis tiek uztverts kā organizēta, funkcionējoša sistēma, kuras pamatvienība ir šūna. Šūnas veido audus, audi veido orgānus, orgāni strādā kopā orgānu sistēmās (piem., gremošanas, asinsrites, nervu sistēma), kas nodrošina organisma dzīvības procesus.
Bioloģiskie ķermeņi ir atvērtas sistēmas: tie apmainās ar enerģiju un vielām ar vidi (elpošana, barības vielu uzņemšana, izvadīšana). Galvenās īpašības ietver metabolisma procesus, augsmi, atjaunošanos un reproduktīvas spējas. Cilvēkam fiziskajam ķermenim var pievienot arī psiholoģisko vai garīgo komponentu, kas nereti tiek apskatīts kultūras, filozofijas un medicīnas kontekstā.
Galvenās atšķirības un savstarpējā saikne
Galvenā atšķirība starp fizikas un bioloģijas skatījumu ir līmeņa sarežģītībā un funkcionalitātē. Fizikā bieži pietiek ar vienkāršotiem modeļiem, kas apraksta masas un spēku mijiedarbību. Bioloģijā ķermenis ir funkcionāla sistēma ar pašregulāciju, kaskādēm ķīmisku reakciju un adaptācijām. Tomēr abi skatījumi nav pretrunā — bioloģiskie ķermeņi tiek pētīti arī ar fizikāliem un ķīmiskiem instrumentiem (piem., biomehānika, fizioloģiskie mērījumi), un fizikālie likumi ierobežo bioloģisko struktūru iespējas.
Mērīšana, modelēšana un pielietojumi
- Mērīšanai fizikā izmanto svarus, momentometrus, akselerometrus, termometrus un citus sensorus; bioloģijā papildus lieto mikroskopiju, attēlveidošanas metodes (MRI, CT), bioķīmiskas analīzes.
- Modelēšana palīdz vienkāršot sarežģītas sistēmas: inženierijā ķermeņi tiek projektēti, ņemot vērā materiālu īpašības; medicīnā modeļi palīdz saprast orgānu darbību un plānot ārstēšanu.
- Praktiskie pielietojumi: no statikas un dinamiskas analīzes rūpniecībā līdz rehabilitācijas tehnoloģijām, prozēžu implantiem un biomedicīniskajiem pētījumiem.
Kopsavilkumā, termins fiziskais ķermenis aptver gan vienkāršotas, matemātiskas masas kopas fizikā, gan sarežģītas un organizētas bioloģiskas struktūras dabā. Lai pilnībā saprastu konkrētu ķermeni, izvēlas piemērotu novērošanas līmeni un modeļa sarežģītību — no punktmasām un cietās ķermeņa mehānikas līdz šūnu un orgānu līmeņa bioloģiskām analīzēm.
