Какое физическое тело не имеет ни формы, ни объёма?

[gipokrat]

На муниципальном туре Всероссийской олимпиады по физике семиклассникам предлагалась довольно странная, на мой взгляд, задача:

Цитата:

Задача № 2 (4 балла)

Какое физическое тело не имеет ни формы, ни объёма?

Ссылка на условие задачи: https://tasks.olimpiada.ru/upload/files ... n-16-7.pdf

Мне поначалу показалось, что правильный ответ — «фотон». Однако ChatGPT обратил внимание, что не вполне корректно просто утверждать, будто объём фотона равен нулю:

ChatGPT писал(а):

Но есть тонкость: в квантовой теории вопрос «каков объём одного фотона?» вообще не имеет такого простого смысла, как «каков объём яблока». Пространственное состояние фотона может быть распределено на большой области, поэтому нельзя просто сказать: «объём фотона равен нулю». Само понятие размера здесь требует уточнения.

Пожалуйста, наведите меня на мысль и помогите решить эту задачу. Заранее благодарю!

[waxtep]

Мягко говоря, не уверен, что это поможет, но сразу напомнило:

Гаргантюа и Пантагрюэль писал(а):

Хитроумнейший вопрос о том, может ли Химера, в пустом пространстве жужжащая, поглотить вторичные интенции; обсуждался на Констанцском соборе в течение десяти недель

[chislo_avogadro]

gipokrat в сообщении #1735329 писал(а):

Мне поначалу показалось, что правильный ответ — «фотон».

Мне - что материальная точка, но ChatGPT это раскритиковал, а сам вопрос обозвал странным.

[Cos(x-pi/2)]

gipokrat
Может быть, авторы задачи подразумевали понятие "материальная точка" (хотя мне такой ответ и сама эта задача не нравятся).

Движения тел разной формы и разного объёма в некоторых условиях в физике приближённо описываются как движения "материальных точек" - так бывает в тех условиях, где размерами тел (и, значит, спецификой их формы) можно пренебречь, т.е. считать размеры равными нулю (тогда и объём равен нулю). Материальная точка характеризуется только её отличной от нуля массой.

Однако называть довольно-таки абстрактное понятие "материальная точка" физическим телом мне не нравится; поэтому я не уверен в правильности такого ответа; может быть, ответ какой-то другой...

P.S.
О, пока я это писал, chislo_avogadro уже меня опередил))

[gipokrat]

Cos(x-pi/2)
chislo_avogadro
Насколько мне известно, материальная точка является идеализированной моделью, а не реальным телом.

[Cos(x-pi/2)]

Ну, тогда газ - он имеет лишь тот объём и форму, которые имеются у сосудов, в которых это физическое тело хранится.

Если газ выпустить в вакуум, то он разлетится во все стороны - все его молекулы улетят чёрт-те куда; вот и получится, что у газа без сосуда нет ни своей определённой формы, ни своего определённого объёма.

На мой взгляд, это дурная задача, совсем дурная... Да ещё и для 7-го класса. Ужас.

[Dmitriy40]

Не слишком большое облако газа. Потому что принимает форму и объём сосуда. Самогравитацию не учитываем.

Семиклассники точно ничего не знают про фотон. А про газ уже знают.

[lel0lel]

В учебнике по физике Пёрышкина за 7 класс, в начальных параграфах, есть примеры веществ, которые: сохраняют форму и объём, сохраняют только объём, не сохраняют ни того, ни другого. Последнему ставится в пример газ. Только там это называют не телом, а веществом.

[gipokrat]

Cos(x-pi/2)
lel0lel

Газ это не тело. Или я ошибаюсь?

[lel0lel]

Обычно про газ не говорят, что это тело, но формально: "Газ — это физическое тело (или материальный объект), находящееся в газообразном агрегатном состоянии" -- говорит гугл ИИ. В общем, пудрят детям мозг. Наверно, нужно в задаче сказать про облако, ведь все помнят мультик, в котором по ним бегает медведь с ёжиком и зайцем)

[Dmitriy40]

lel0lel в сообщении #1735346 писал(а):

Наверно, нужно в задаче сказать про облако

Не согласен: облако (и туман) вполне имеет и форму и объём. С точностью доступной семикласснику.

[lel0lel]

Dmitriy40 в сообщении #1735348 писал(а):

облако (и туман) вполне имеет и форму и объём.

Это была шутка. Ответ, скорее всего, газ.

-- добавлено через 15 минут --

Dmitriy40 в сообщении #1735348 писал(а):

облако (и туман) вполне имеет и форму и объём

А тут уже я бы не согласился) Неужели Вы не помните, как иногда на небе заметишь облако в форме какого-то известного предмета/животного, а через несколько минут уже и не похоже совсем. Понимаю, что это во многом из-за зависимости интенсивности рассеяния света от плотности пара. Но, тем не менее, в простой речи сказать: "вон то облако изменило свою форму и объём" -- вполне естественно. Другое дело, что по оптической картине границы этого тела мы даже и не знаем. Зато сколько пространства для диалога)

[warlock66613]

Я бы тоже поставил на "газ", хотя я категорически не согласен ни с тем, что у газа нет формы, ни с тем, что у него нет объёма. Стабильной формы нет и стабильного объёма, да и то, если газ расширяется в вакуум. Газ в сосуде всё ещё газ, у него есть и стабильная форма и стабильный объём, пусть они и зависят от формы и объёма сосуда.

[Cos(x-pi/2)]

gipokrat

gipokrat в сообщении #1735344 писал(а):

Газ это не тело. Или я ошибаюсь?

Ошибаетесь Вы в этом вопросе или нет, -- ответ здесь зависит от того, какое определение "физического тела" дают (или не дают никакого) авторы того или иного учебника по физике для 7-го класса. Не возьмусь сейчас искать и читать школьные учебники.

А во "взрослой" физике всё, что можно количественно описать энергией, или массой, или какими-либо "уравнениями состояния", можно при желании называть "телом", ничего в законах физики от такого названия не испортится. Например, в физике, описывающей преобразования разных видов энергии в тепловых машинах, есть общепринятое понятие: "рабочее тело". И в роли рабочего тела часто рассматривают как раз газ (хотя и не всегда только газ).

Ну а в школьном образовании вполне могут быть какие-то свои рекомендации, школьные "стандарты" как что называть.

Если узнаете "официальный" (т.е. авторский) ответ на задачку, то напишите его здесь, пожалуйста; интересно, что же всё-таки подразумевали те конкретные авторы :)

[EUgeneUS]

Совершенно справедливо указано выше, что ответ зависит от определений.

1. В ру-википедии такое определение (без ссылок на источники)

Цитата:

Физи́ческое те́ло (те́ло в фи́зике или физи́ческий объе́кт; англ. physical body) — материальный объект, имеющий массу, форму, объём; и отделённый от других тел внешней границей раздела.

2. В учебники Перышкина "Физика 7" указывается:

Цитата:

Всякое тело имеет форму и объём

Хотя капля воду также относится к физическим телам. Впрочем, капля воды в каждый момент времени имеет форму и объем (которые могут меняться).

Исходя из этих определений правильный ответ - "никакое".

С другой стороны. Определение в англо-вики со ссылкой на Оксфордский словарь:

Цитата:

In natural language and physical science, a physical object or material object (or simply an object or body) is a collection of matter, usually contiguous, with a defined boundary, that exists in space and time. It is usually contrasted with abstract objects and mental objects.[1][2]

указывает только на критерий наличия определенной границы (defined boundary). И не требует от physical body наличия массы, объема и формы.
Впрочем, наличие определенной границы ведет к появлению объема и формы.

Так что ответ опять: никакое.

-- добавлено через 5 минут --

gipokrat в сообщении #1735329 писал(а):

Мне поначалу показалось, что правильный ответ — «фотон». Однако ChatGPT обратил внимание, что не вполне корректно просто утверждать, будто объём фотона равен нулю:

ChatGPT Вам ответил совершенно справедливо.
Добавлю, "не иметь объема" это совсем не тоже самое, что и "объем равен нулю". Нисколько не хуже подходит "объем не определен".

Но фотон не тело по другим причинам. Согласно Пёрышкину тела состоят из вещества. Но вещество только один из видов материи. К другим видам материи, отличным от вещества, Пёрышкин относит "например, свет, звук, радиоволны".

-- добавлено через 11 минут --

Посмотрел pdf. Там все четыре задачи по своему фееричны.

Первая и третья - в погоне за юмористичным изложением авторы потеряли строгость условий.
Вторую разобрали выше.
В четвертой авторы зачем-то сообщают:

Цитата:

Известно, что плотность – это физическая величина, равная отношению массы вещества к его объёму.

Наверное, если школьнику неизвестен сей факт, то ему не нужно участвовать в олимпиаде по физике. Даже на муниципальном уровне.