Cisim ve sistem fizikte çok önemli kavramlardır. Cisimlerin ve sistemlerin kütle ve yük gibi özellikleri vardır. Cisimlerin iç yapısı olmaz, sistemlerin olabilir. Evrende hem iç yapısı olmayan elektron gibi temel parçacıklar, hem de proton ve nötron gibi başka temel parçacıkların bir araya gelmesinden oluşan sistemler vardır. Protonlar, nötronlar ve elektronlar da birleşerek atomlar ve moleküller gibi iç yapısı olan başka sistemleri oluşturur. Atomun bileşenlerinin sayısı ve düzeni, farklı maddelerin farklı özelliklere sahip olmasına neden olur. Bakırla gümüşün farklı olmasının nedeni işte budur. Atomlar ve moleküller birleşerek makroskopik sistemleri oluşturur.
Cisim nedir?
Cisim iç yapısı olmayan bir nesne demektir. Evrende iç yapısı olmayan elektron ve kuark gibi temel parçacıklar vardır. Bu temel parçacıkların dışındaki her şey özünde sistemdir.
Sistem nedir?
Sistem birbiriyle bir şekilde ilişkili olan iki ya da daha fazla cismin bir araya gelmesinden oluşur. Bir şeyi cisim ya da sistem olarak modelleme seçimi, fiziksel bir durumu nasıl tanımlayacağınızı ve analiz edebileceğinizi belirlemenin temel bir adımıdır. Bir sistemin farklı durumlarda başka cisimler ya da sistemlerle nasıl etkileştiğini belirleyen özellikleri vardır. Bu özellikler sistemin iç yapısına bağlı olduğunda karşımızdaki bir sistem olarak değerlendirilmelidir. Eğer bu özellikler sistemin iç yapısıyla ilgili değilse böyle durumlarda karşımızdaki bir cisim olarak ele alınmalıdır.
Karşılaştığımız probleme göre karşımızdaki durumun, iç yapısı olmayan ya da ihmal edilebilecek bir cisim mi, yoksa bir sistem mi olduğunun ayrımı yapılmalıdır. Sistemi oluşturan parçaların özellikleri makroskopik sistemin davranışının modellenmesinde önemli olmadığında, sistemin kendisi bir cisim olarak ele alınabilir.
- İç etkileşimlerin çok az değiştiği, hiç olmadığı ya da bu etkileşimlerdeki değişimlerin ele alınan soru ile alakasız olduğu parçacıklar topluluğu bir cisim olarak ele alınabilir. Örneğin, serbest düşen bir topun hareketini anlamak için topun iç yapısını bilmeye gerek yoktur, bu durumda top bir cisim olarak ele alınabilir.
- Bazı parçacıklar temel parçacıklardır (örneğin, elektronlar). Protonlar ve nötronlar temel parçacıklardan (yani kuarklardan) oluşur ve ele alınan soruya bağlı olarak sistem ya da cisim olarak ele alınabilirler.
Bir sıcak hava balonu cisim midir sistem midir? Her ikisi de olabilir. Bu cevap vermeye çalıştığımız soruya bağlıdır. Eğer merak ettiğimiz şey havanın kaldırma kuvvetiyse, balonu cisim olarak ele alırız. Çünkü balonun iç yapısı kaldırma kuvvetini anlamak için önemli değildir. Ama eğer merak ettiğimiz şey balonun sıcaklığa göre nasıl genleştiğiyse, o zaman hava moleküllerinin davranışını anlamamız önemli olur. Bu durumda balonu bir sistem olarak ele alırız.