fizica

FIZICĂFIZICĂ

Şef lucr. Ioana Firăstrău

www.unitbv.ro/it/fizica

[email protected]

Universitatea Transilvania din Braşov Braşov, 6 octombrie 2008

Introducere

Structură curs: 14 cursuri (100 min)14/7 sedinte de laborator

Calcul notă : 75% examen25% nota la laborator

PrezenŃaPrezenŃa la la laboratorlaborator esteeste OBLIGATORIE!!!OBLIGATORIE!!!

Bibliografie:

� N. CRETU-Fizică generală, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucureşti ,2003

� M . Florescu, S. Adam, N. Dihoiu, -Fizică generală , Ed. Universitatii

Transilvania din Brasov, 2007

� J. D. JACKSON- Clasical Electrodynamics (Third Edition), J. Wiley & Sons,

New York, 1998

� K.N. MUHIN-Fizică nucleară experimentală, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1981

� I. INTA, S. DUMITRU-Complemente de fizică, Vol.I, Ed. Tehnică, Bucureşti,

1987

1. Introducere: Cuprins

1. Introducere1.1 Mărimi fizice

1.2 Sistemul International (SI) de mărimi si unităti

1.3 Formule dimensionale

2. Elemente de mecanică clasică2.1 Repere în mecanica clasică

2.2 Cinematica punctului material

2.3 Dinamica punctului material

2.4 Energia mecanică2.4 Energia mecanică

3. OscilaŃii mecanice3.1 Oscilaţii liniare libere

3.2 Oscilaţii liniare amortizate

3.3 Oscilaţii forţate

4. Unde elastice4.1 Ecuatia generala a undelor elastice

4.2 Mărimi energetice specifice undelor elastice

5. Elemente de termodinamică5.1 Procese termodinamice

1. Introducere: Cuprins

5.2 Ecuaţii de stare

5.3 Gazul real. Parametri critici

5.4 Temperatura şi entropia absolută

5.5 Lucrul mecanic şi căldura în termodinamică

5.6 Postulatele şi principiile termodinamicii

6. Elemente de electromagnetism6.1 Câmpul electromagnetic

6.2 Ecuaţiile fundamentale ale electromagnetismului

6.3 Regimurile câmpului electromagnetic6.3 Regimurile câmpului electromagnetic

7. Unde electromagnetice. Optică7.1 Ecuaţia undelor electromagnetice

7.2 Lumina, undă electromagnetică

7.3 Optică

8. Elemente de fizica atomului8.1 Aplicarea ecuatiei lui Schrödinger la studiul atomului

8.2 Momente cinetice si magnetice ale electronului în atom

9. Elemente de nucleară9.1 Caracteristici ale nucleului

9.2 Modele nucleare

1. Introducere: 1. Marimi fizice

1.1 Marimi fizice

Numim marime atributul unui fenomen, al unui corp sau al unei substante, care poate

fi evidentiat d.p.d.v. calitativ si determinat d.p.d.v. cantitativ.

→ orice caracteristica a unei situatii identificabile, definite fara ambiguitate pentru un

timp suficient de lung pentru a putea fi studiata.

O marime fizica este o marime care se poate masura de maniera fiabila si

reproductibila, indiferent de observator, si care se exprima printr-un numar real, reproductibila, indiferent de observator, si care se exprima printr-un numar real,

adesea insotit de o unitate. ex: masa unui persoane, viteza unui automobil, sarcina electrica a unui electron, etc

Masurarea este operatia prin care se asociaza unei marimi fizice un numar pentru a o

cuantifica.

Clasificarea marimilor fizice

Marimi fizice : - masurabile

- reperabile


1.1 Marimi fizice









cuantifica.


Marimi fizice : - masurabile: marimi pentru care se poate stabili o relatie de

echivalenta, adica 1) o relatie de ordine totala (<, >, <=, >=) ; 2) o operatie interna (+);

3) o operatie externa (multiplicare cu un scalar)

ex: lungimea, masa, volumul, suprafata, fortele


1.1 Marimi fizice









cuantifica.


Marimi fizice : - reperabile: marimi pentru care nu se pot defini operatia interna (+) si

operatia externa (inmultirea cu un scalar). ex: temperatura

→stabilirea unor scari definite prin conventie , numite scari de reperaj .

ex: scara pH-lui, scara Richter pentru cutremure, scara duritatii


Marimi fizice : - extensive : proportionale cu cantitatea de materie a sistemului

fizic (marimi aditive). ex: masa, lungimea, volumul

- intensive: sunt definite in fiecare punct al sistemului independent

de cantitatea de materie al acestuia. ex: temperatura, presiunea, concentratia molara, potentialul electric

Marimi fizice : - conservative : marimi pentru care se poate stabili un etalon material ex: o masa, o lungime, o suprafta, o cantitate de materie

- nonconservative: marimi care sunt reprezentabile doar prin

intermediul unui fenomen fizic care depinde de acestea. intermediul unui fenomen fizic care depinde de acestea.

ex: intensitate de curent, temperatura

Marimi fizice : - scalare: marimi ale caror valoari sunt numere simple.ex: masa (m=2kg), sarcine electrica (e=1,6 10-19C)

- vectoriale: marimi ale caror valoari sunt definite de o familie de

numere cu 1 indice. ex: forta ( ), viteza ( )

- tensoriale: marimi ale caror valoari sunt definite de o familie de

numere mai multi indiciex: deformatia unui obiect ( )

F�

v�

11 12 13

21 22 23

31 32 33

T T T

T T T T

T T T

=


Marimi fizice fundamentale. Sistemul International de Unitati, SI

Fiecarei marimi sau cantitati fizice ii corespund :

- o unitate de masura

- un ordin de marime

- metode de masura (obiectul metrologiei)

Unitatea de masura permite masurarea unei marimi in functie de o valoare unitara

(de ex secunda). Ea se bazeaza pe definirea unor etaloane sau unitati de masura(de ex secunda). Ea se bazeaza pe definirea unor etaloane sau unitati de masura

(unitati de baza ale sistemului international si unitati derivate) si analiza

dimensionala.

Ordinul de marime permite reprezentarea simplificata si sintetica a marimilor fizice.

ex: un ordin de marime de 1m corespunde unei lungimi (dimensiuni) ce poate varia

de la 10cm la 10m.

! Cunosaterea ordinului de marime al unui fenomen ne permite sa verificam daca

rezultatul unui calcul este coerent, deci daca s-a facut o eroare grosolana.


Intre marimile fizice se pot stabili relatii de dependenta, care pot fi exprimate cu

ajutorul formulelor matematice.

Pe baza acestor relatii putem exprima anumite marimi fizice in functie de altele.

S-au fost astfel stabilite un set de 7 marimi fizice care se numesc fundamentale si cu

ajutorul carora pot fi definite toate celelate marimi fizice, numite marimi derivate.

In 1960 a fost adoptat Sitemul International de Unitati (SI), care cuprinde 7 unitati

de baza.

SI este obligatoriu in majoritatea tarilor, exceptii facand Marea Britanie, SUA, Liberia SI este obligatoriu in majoritatea tarilor, exceptii facand Marea Britanie, SUA, Liberia

si Birmania.

Unitati fundamentale:

1) Metrul (m) - unitatea de masura pentru lungime (l), ce reprezinta lungimea egala

cu 1.650.763,73 lungimi de unda, în vid, ale radiatiei emisa de atomul de kripton 86

la tranzitia între nivelele 5d5 si 2p10. Historic e legat de circumferinta pamantului.

2) Kilogramul (kg) - unitatea de masura pentru masa (m), ce reprezinta masa

„kilogramului international” adica a prototipului de platina iradiata, pastrata la

Biroul International de Masuri si Greutati de la Sevres, în Franta. Historic corespunde

masei 1dm3 ( 1l) de apa


3) Secunda (s) - unitatea de masura pentru timp (t) ce reprezinta intervalul de timp

egal cu 9.192.631.770 perioade de oscilatie ale radiatiei emise la tranzitia între doua

nivele hiperfine ale starii fundamentale a izotopului 133 al cesiului. E legata de durata

unei zile tereste, divizata in 24 de ore, apoi in 60 de min, apoi in 60 s.

4) Kelvinul (K) - unitatea de masura pentru temperatura (T) ce reprezinta unitatea de

temperatura în scara termodinamica egala cu 1/273,16 din temperatura absoluta

corespunzatoare punctului triplu al apei.

5) Amperul (A) - unitatea de masura pentru intensitatea curentului electric (I), ce

reprezinta intensitatea unui curent electric constant care, mentinut în doi conductori

rectilinii si paraleli de lungime infinita si sectiune neglijabila, aflati în vid la distanta de

un metru unul de altul, produce între ei o forta de 2.10-7N pe fiecare metru de lungime

6) Candela (cd) - unitatea de masura pentru intensitatea luminoasa (IV), ce reprezinta

intensitatea luminoasa în directia normala a unei suprafete de 1/600.000 m2 a unui

corp negru aflat la temperatura de solidificare a platinei la presiunea atmosferica

normala (101.325 N/m2)


7) Molul (mol) - unitatea de masura pentru cantitatea de substanta (Q), ce reprezinta

cantitatea dintr-o substanta a unui sistem, exprimata în kilograme, care contine

atâtea entitati elementare câti atomi exista în 0,012 kilograme de carbon 12

Unitati suplimentare:

1) Radianul (rad) - unitatea de masura pentru unghiul plan , ce reprezinta unghiul

plan cu vârful la centrul cercului ce subîntinde un arc de cerc egal cu raza cercului (1

rad = 57°17’45”)

2) Steradianul (sr) - unitatea de masura pentru unghiul solid si reprezinta unghiul 2) Steradianul (sr) - unitatea de masura pentru unghiul solid si reprezinta unghiul

solid cu vârful în centrul sferei care delimiteaza pe suprafata sferei o arie egala cu

patratul razei acelei sfere.

Toate celelalte unitati folosite pentru descrierea fenomenelor fizice pot sa fie

obtinute plecand de la aceste 7 unitati de baza folosind analiza dimensionala.


Analiza dimensionala

Marimile fizice derivate se pot exprima în functie de marimile fizice fundamentale

prin intermediul legilor fizicii.

Expresia matematica prin care este pusa în evidenta o marimea derivata în raport cu

marimile fundamentale se poate face cu ajutorul analizei dimensionale, iar formula

obtinuta se numeste formula dimensionala.

Ea permite determinarea unitatii in care trebuie sa fie exprimat rezultatul unei

formule.

l [ ]ll m :

lEx v

t=

Spunem ca “dimensiunea unei viteze este o lungime divizata pe o durata”.

[ ] [ ][ ]¨ ¨ll m

vt t s

⇒ = = =

Analiza dimensionala permite de asemenea si gasirea solutiilor anumitor probleme

fara sa se rezolve ecuatii aferente.

De ex putem determina perioada „T” a pendulului matematic. Din experienta se stie ca

în cazul oscilatiilor mici, perioada de oscilatie a pendulului matematic nu

depinde decât de lungimea pendulului „l” si de valoarea acceleratiei gravitationale „g”


T ∝∝∝∝ la × gb

⇒⇒⇒⇒ [T] =[l ] a × [g] b

⇒⇒⇒⇒ [T] = [l ] a × [l/t2 ]b = [l ] a+b [t]-2b

⇒ a+b =0

-2b=1 -2b=1

⇒ b=-1/2

a=+1/2 lT

g⇒ =

fizica

Documents