Mihail Penescu

FIZICManual pentru clasa a Vll-a

,/fl

-.CUPRINS

INTRODUCERE

rARTEA I - coNcEprE $I MoDELE MATEMATICE DE sruDru iN rrzrcACapitolul I I Mirimi qi fenomene fizice studiate

Ll. M6rimi gi fenomene fizice studiate.... .........................jL2. Etapele realizdrii unui experiment................. ............13L3. studiul experimental al relaliilor metrice in triunghiul dreptunghic - Extindere........15

Capitolul Il I Concepte gi modele matematlce de studiu ln fizicl * Mtrrimi fizlcescalare gi vectoriale

L4. Mdrimi fizice scalare. Identificarea mdrimilor fizice scalare(timpul, masa, volumul, densitatea, temperatua)............... ...................19

L5. Mdrimi fizice vectoriale. Identificarea mdrimilor fizice vectoriale('titeza, accelera\ia, for!a).............. ................................21

Probleme...................... ..........................24PARTEA a II-a - FENOMENE MECANICECapltolul III I Interaeflunea qi cfcetclc lntcracflunll

L6. Interactiunea. tfectele interactiunii (static, dinamic).Interacliuni prin contact 5i prin inflienl[.............................. ...............26

L7. Forla - mdsurd a interac{iunii. Forfa de contact qi de ac{iune la distan1d....................29

L8. Principiul inerliei................ ..3tL9. Principiul acliunii qi reacliunii......................... ....34

L12 Tensiunea in fir qi forla elasticd........... ...........43

Ll3. Mdsurarea forlelor: dinamometrul................... ..........45

L14. Migcarea unui corp sqb ac{iunea mai multor forfe. Compunerea for}elor.Regula paralelogramului............... ...........:................................................48

L15, Regula poligonului pentru compunerea mai multor vectori - Extindere......................51

L16. Migcarea unui corp pe plan inclinat. Descompunerea unei forle dupddoua dlrectlr reclproc perpendrculare.. ...........,........52

Probleme.........

Capltolul lV I Luerul mceenle El cnerglaL17. Lucrul mecanic efectuat de forle constante. Unitate de misu16,....................................63

L18. Puterea mecanici. Unitdli de mdsurd ale puterii. Randamentul......................................67

L19. Energia cineticE..............

L21. Energia potenlialI elastic6 - Extindere..................

L22. Energia mecanicd. Conservarea energiei mecanice...............-.-.... ..................................75

L23. Metode de conversie a energiei mecanice - Extindere.................. ................................... j9

Capitolul V I Echilibrul corpurilor. Migcarea de translafie qi migcarea de rotaliea corpurilor nedeformabile

L24. Echilibrul de transla!ie....... ........................................84

L25. Momentul forfei. Unitate de mdsurd. Echilibrul de rota{ie.............................................87

L26. Pdrghia (Abordare interdisciplinard - pdrghii in sistemul locomotor)............................91

L27. Scripetele.. ........................................94

L28. Centrul de greutate............... .......................................97

L29. Echilibrul corpurilor qi energia poten!ia1d........ .........................................99

Prob1eme............ .............................102Capitolul VI I Statica fluidelor

L30. Presiunea. Presiunea hidrostatic6.................... .........106

L31. Presiunea atmosferici (Abordare interdisciplinard - Geografie)...................................108

L32. Legea lui Pascal. Ap1icafii............. ...........................111

L33. Legea lui Arhimede. Ap1icatii.............. .....................113

Probleme.......... 116

Probleme............

Capitolul VII I Unde mecanice (sunetul)

L34. Unde mecanice (Abordare interdisciplinari - Geografie:unde seismice, valuri).........................:........................:........................................................1l8

L35. Producerea qi perceplia.sunetelor (Abordare interdisciplinard -Biologie: sistemul auditiv)................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 22

L36. Propagarea sunetelor. Ecou1................... .................I24

L37. Caracteristici ale sunetului (Abordare calitativd interdisciplinard - Muzicd)....................126

t28

REZOLVARI $r rNDlCATrr. ................ 130

Competenfe generale pi competen{e specificel. Investigarea $tiinlifici structurattr,ln principal €xperim€ntaltr, a unor fetrom€ne fizice simple, perceptibile

l.r Explorarea propriet4ilor $i fenomenelor fizice ln cadrul unor investigalii simple proiectate dirijat: lec{iile 1,2, 3,4, 5,6,7, 8, 9, 10, lr,12, 13, t4, 15, 16, 24, 25,26, 27 , 28,29, 32, 33, 34, 35, 36, 37

1.2 Utilizarea unor metode simple de inrcgistrar€, de organizare $i prelucrare a datelor experimentale 9i teoretice Ieciiile l, 2, 3, 4, 7, 10,11,12,13

1.3 Formularea unor concluzii argumentate pe baza dovezilor oblinute in investigalia gtiinlificl Iecliile 1,2,5,6,7,8,9, 10, ll, 12,13, 14,t5, 16, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 372. Explicarea ttiinfificd a unor fenom€n€ 6zice simple fi a unor aplicafii tehnice ale acestora

2.r lncadrarea in dai€le de fenomene fizice shrdia& a fenomeneld 6zi€€ simple identiicate in nabre ti h diferite aplca{ii tetnice lectiile 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, 10, I l, 12, 13, 14, 1 5, t6, t7, 18, 19,20,2r,22,23,24,25,26,27 ,28,29, 30, 31,32, 33,34,35,36,37

2.2 Explicarea calitativi 9i cantitativi utiliz6nd limbajul ltiinlfc adecvat, a unor fenomene fizice simple identificate in nahue $i in diferiteaplicalii tehnics lecliile 1,2,5,6,7,a,9,10,11,12, t3, 14, 1s, 16, 17, 18, 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37

2.3 Identificarea independentd a dscurilor pentru prop a persoane, pentu ceilalli li pentru mediu asociate utilizerii diferitelor instru-mente, aparate, dispozitive: lecliile 10, 1 l, 233. Interpretar€a unor drte Si informa$i, obtinute experimentd sau din alte surse, privind fenomene tzice simple ti rplicrlii ale rcestora

3.1 Extragerea de date ti informatii $tiinfifice relevant€ din observatii proprii gVsau sune bibliografice re€omandate: lecliile l, 5, 6, 7, 8,9, t0, lt, 12, 13, 14, ts, 16, t7 , t8, 19, 20,2t,22,24, 25, 26,27 ,28, 29, 30, 3t,32, 33, 34, 35, 36, 37

3.2 Oryanizarea datelor experimentale/$tiinlifice in forme simple de prezentare: lecfiile 2, 3, 4, 5, 6, I l, IZ, t3, t7,18, 19,20,21,22,24,25, 26, 27 ,28,29, 30, 31 ,32, 33

3.3 Evaluarea cdticd a daielor oblinute qi a evolqiei pmpriei experienle de invdlare: lecliil€ 2, 3,4 5, 6, 7, 10, t, t2, t3,14,15,164, Rezolvarea de probleme/situafii probl€mtr prin metod€ specifce fizicil

4.1 Utilizarea unor mfuimi gi a unor principii, teoreme, Iegi, modele fizice pentu a rispunde la intebiri./probleme de aplicaE: lectiile l,2,3,4,5,6,7,8,9,10, |,12, t3,14,15, t6,17,18,19,20,2t,22,23,24,2s,26,27,28,29,30,3r,32.33,34,35,36,31

4.2 Folosirea unor modele simple in rezolvarea de probleme/situalii problemtr exp€rimental€y'teo{€tice: lecliile l, 2,3,4, 5, 6, ?, 8, 9, 10,11, 12, 13, l4 15, 16, 17, t8,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,3435,36,31

-r.ii si:rua

ot fi

pi in

runa

PARTEA IcoNCEpTE $r MODELE MATEMATTCE DE STUDTU iN rrZrCA

Capitolul I I trtlrimi qi fenom€ne fizice studiate

!VH"imi qi fenomene fizice studiate

Iat6-ne la inceput de an qcolar, cu un nou manual in fa{d. Intrim in al doilea an de studiual fizicii. De acuni, progresele vor fi mai rapide pentru cd aveli deja un set de no{iuni la careputem apela. Vefi invdla mai multi frzicl,, veli reugi sd rezolvali lucruri mai complicate, iarefortul va fi mai redus qi satisfacliile - mai mari.

Primul an de fizicd a fost o trecere in revistd a mai multor capitole mari, cu introducereaprimelor noliuni qi incercarea de formare a unui limbaj qi a unui mod de gAndire specificestudiului fizicii. Am inv[Ft ce insemnd fenomenele fizice qi cum pot fi ele studiate. Ne-amfamiliarizat cu noJiuni ca: fenomen fizic, experiment, mirimi fizice (Fig. 1.1). Am avut uncapitol de mecanicd, in care am vorbit despre miqcare gi despre interacliunea dintre corpuri.

Fig. 1.1 Fenomen fizic (a), experiment (b), mdrimi fizice (c)

Apoi am ffecut in revistd cdteva noliuni despre cSldurb (sau fenomene termice), am avut ointroducere in electricitate qi magnetism, precum gi o foarte scurt[ prezentare a unor feno-mene optice. Cdte pulin din fiecare.

Anul acesta ne vom ocupa doar de studiul mecanicii. Vom vorbi despre interacfiunea meca-nicd, despre lucrul mecanic qi energie, despre echilibrul corpurilor gi vom avea capitole sepa-rate pentru studiul fluidelor gi pentru studiul undelor mecanice.

Faptul cd aveli o nesiguranld legatd de no|iunile fufilnite anul trecut nu trebuie sd vdingrijoreze. Nimeni nu poate tine minte totul, nu poate invdla totul din prima lecturd. Rdsfoilimanualul de anul trecut Si increderea vd va reveni- Dacd nu sunteli siguri de semnificaliaunui termen sau nu vd amintili o deJinilie, nu este un motiv de panicd. intrebayi profesorul,un alt coleg sau recitili porliunea respectivd din manualul anului trecut. A;a se invayd, ;iabia acum, dupd ce revenili asupra unor noliuni, veli constata cd inlelegeli mai mult ti maitemeinic. Primul pas, Si cel mai important, este sd. recunoasteli imediat cAnd ceva este neclar.Cel mai rdu este ,,sd treceli peste", asumdnd o explicalie imprecisd.

Am putea reformula definilia fenomenului fizic astfel:

ele-itol,aret)are

'1 9l

Prima observalie ar fi cd atunci cdnd delineli un limbaj propriu fizicii, definiliile se scur-teazA,, s e e sen\ialize azd.

Scurlarea enuntului este posibild dacd folosim termeni precum stare qi sistemJizic. Acesteasunt notiuni de bazd in fizicd, iar in{elegerea corectd a semnificaliei lor este esenliali.

Dac[ vd mai amintili, am inceput sd folosim no]iunea de corp fizic qi apoi am trecut lao noliune mai generald, aceea de sistem jlzic. Este nevoie de aceasta distinctie pentru cd, demuite ori, intdlnim sisteme fizice care nu par a fi corpuri, in in{elesul obignuit ai cuvdntului(Fig. 1.2 - Sisteme fizice). Nu prea este obiqnuit s6 ne gandim la calea Lactee ca la un corp. Deasemenea, o descdrcare luminoasd cu greu ar putea fi numitd corp. Spaliul din jurul unui polmagnetic este un sistem fi zic, apa care fierbe este un sistem fizic. De multe ori, sistemul fiziceste delimitat doar mental. Sd ne reamintim definitia.

Fig. 1.2 Sisteme fizice - Calea Lactee, o descdrcare luminoasi,campul magnetic terestru, o incinti cu apd care fierbe

Vom vedea cd noliunea de sistem fizic devine un instrument de studiu in fizicd.

Cealalti no{iune important[ este cea de stare aunli sistem. Am vdzut cA putem caracterizaun corp sau un sistem fizic printr-un numdr de proprietdli fizice. Considerdm proprietdti fiziceaceie proprietdti care se pot compara, deci mdsura (ordona). Le mai numim qi proprietd{i can-titative, pentru cd, fiind mdsurabile, li se pot ataga valori numerice.

in acestfel elimindm de la inceput proprietdlile calitative, care nu se pot mdsura, adicdnu au o valoare numericd ataSatd.. Exemple de acest fel sunt nenumdrate: culoarea, mirosul,calitd!i esletice etc.

O mlrime fizici inseamnd, de fapt, denumirea unei proprietdli fizice. De exempl:u, volu-mul reprezintdproprietatea corpurilor de a ocupa un spa{iu, sau rzasa este denumirea proprietd-lii de inertie a corpurilor. Aceste proprietdli, exprimate prin mdrimi fizice, se pot mbsura, decise pot compara cu un etalon, care poartd denumirea de unitate de misuri. pentru cele doudexemple tocmai amintite, unitdlile de mdsurd in SI sunt mr qi kg.

Fizica este o qtiinld eficientd. Calitatea aceasta decurge dintr-o foarte bun[ organizare. Unexemplu de organizare, de bund structurare, este faptul cd fizica gi-a identificat qapte mirimifizice fundamentale. Toate celelalte mdrimi fizice, care sunt intr-un numir foarte mare, suntdefinite in raport cu aceste gapte mirimi fundamentale gi se numesc mirimi fizice derivate.

@ Fenomene, nofiuni fundamentale ti mlrimi fizice studiate

['XJ#:. Fenomenestudiate il""11*",',"," ffi:.Jl1T;Mirimi fizicederivate

'.:

icut-

)stea

ut lai, de:ului.Dei polfizic

dicdtsttl,

Un'tmt;untrte.

Transform6rile defazd

Electrice Si lnteracliunea mag- . .magnetice neticiL - lvtagnetlsmul

Mecanice Miqcarea

Interactiunea

Termice Transferul decaloura

Dilatarea

Electrizarea

Interacliunea elec-tricA

Curentul electric

Optice Propagarea luminii

Formarea umbrei gipenumbrei

Eclipsa de Soare giEclipsa de Lund

Reflexia luminii

Mobil Lungimea

Sistem de referinl6 Timpul

Masa

Starea termicEEchilibrultermic lemPeratura

Sarcina electric6,electronul

Yiteza, acceleralia

Forta

Constanta de elastici-tate, densitatea

Cantitatea de sarcind

Viteza luminii in vid

Unghiul de incidenltr,unghiul de reflexie

Intensitatea curentuluielectric

Raza de lumini,fasciculul delumini

Sursa de lumind

Suprafala de sepa-rare dintre douamedii optice

rtzazicelan-

Refraclia luminii Unghiul de refrac{ie

Sb trecem in revist6 mdrimile fizice qi fenomenele studiate in anul precedent.

Si ne reamintim cdteva dintre cele mai importante idei intdlnite in studiul fizicii din anulprecedent.

Mecanici

Migcarea este o caracteristici generalA a materiei. Nu existd materie in absenla miqcdrii.

studiem migcarea corpurilor urmarind pozilia unui corp in raport cu alt corp consideratfix, luat ca reper. caracteristicile migclrii unui corp depind de reperul ales. ca urmare, spunemcd miqcarea Si repaasul sunt relative.

Nu existi niciun punct absolut fix in Univers.

Pentru a urmiri pozilia unui corp folosim modelul fizic numit mobil - care inseamndreducerea dimensiunilor unui corp la un punct geometric, care indicd pozi\ia corpului in raport

olu-et5-leci.oud

Fig. 1.3 Fenomene mecanice

cu un sistem de referinld. Unsistern de referinftr (SR) seobline atagdnd unui corp, luatca reper, un sistem de axe rec-tangulare qi o ax[ a timpului.

Corpurile se pot miqca mairepede sau mai incet. Definimviteza momentand ca fiind dis-tanla parcurs[ in unitatea detimp.

La fel ca viteza, $i accelera{ia este o mdrime fizicd caracterizata prin mbrime, direc}ie qisens gi se reprezintd printr-o sdgeatb.

Interacfiunea este o altd proprietate general6 a materiei. Toate corpurile interaclioneazdintre ele. Este de neimaginat un corp care nu interaclioneazd in niciun fel cu restul Universului.Oricdt de slabd ar fi interacfiunea, ea existd intotdeauna.

Legdtura dintre interacliune qi masd este mai subtild. Interacliunea produce miqcarea cor-purilor. Modul in care se miqc[ un corp sub influenla unei anumite interacliuni depinde de oproprietate a acelui corp numitd inerlie. Mdsura inerliei este masa.Iner{ia este proprietateacorpurilor de a se opune schimblrii stirii de miqcare sau de repaus relativ.

Masa se mdsoard in kg qi este caracterizatd doar de valoarea sa numericd.

lmJo : t tgIntensitatea interactiunii se misoard prin forld. Forld este egal6 cu produsul dintre masa

corpului gi acceleratia imprimatd acestuia:

F=ma lFl,,: 1N(Newon)

Forta este o mdrime caractefizatl, prin valoare, direclie qi sens. Efectele sale depind defiecare dintre aceste caxacteristici in parte.

tr'enomene termice

corpurile sunt mai calde sau mai reci, iar aceastd staf,e, numite stare termici, se schimbdatunci cdnd corpurile sunt puse in contact. Temperatura este mdrimea fizicd fundamentallcare mdsoard starea termicd a unui corp. in SI temperatura se mdsoard in grade Kelvin [K].Dac[ doud corpuri cu temperaturi diferite sunt puse in contact, ele ating dupd un timp aceeaqi

Asm,-E tulr,= i. Yiteza este caracterizatd prin valoarea ei, prin direclie qi prin sens gi se reprezintd grahc

printr-o sigeatd. Lungimea sdgelii poate fi proporJionall cu mdrimea vitezei.

Yiteza poate fi constantd sau poate varia. Variafia vitezei este mdsuratd de acceleratie.Acceleralia momentand se defineqte ca varia[ia vitezei in unitatea de timp.

Avmo= N tal.,= F

10

.. Uni.) seluatrec-

lui.

temperaturi. Un astfel de contact se numette contact termic, iar starea de echilibru la care seajunge se numeqte echilibru termic (Fig. 1.4). La contactul termic, intotdeauna corpul maicald se riceqte, iar corpul mai rece se incdlzegte. Temperatura corpului mai cald este intot-deauna mai maie decet temperatura corpului mai rece.

Doui corpuri aflate in echilibru termic au intotdeauna aceeaqi temperaturtr, tempe-ratura de echilibru termic.

Fig. 1.4 Fenomene termice

tr'enomene electrice gi magnetice (electromagnetice)

Istoric, fenomenele magnetice qi cele electrice au fost descoperite separat. Pe masurl ce aufost mai bine cunoscute, s-a constatat cd fenomenele electrice qi cele magnetice se intrepltrundqi in realitate nu pot fi separate decdt in anumite condifii particulare. De aceea se vbrbegtedespre electromagnetism, mai degrabd decdt despre fenomene electrice qi magnetice separat.

Cu doud mii de ani ln urmd s-a descoperit o substante cu aspect metalic care at.l:age altemetale. Substan{a a fost numiti zr agnetitd, penffu c[ a fost gtsitA intr-o regiune a Asiei Micinumitl Magnezia. Magnetii permanenfi atrag anumite materiale metalice, care confin fier,numite materiale feromagnetice.

Cam ln aceeaqi perioadi s-a observat c[ existd atraclie gi intre corpuri care nu au caractermagnetic. De exemplu, chihlimbarul frecat cu o pAsl6 atrage mici buclfele de hartie. Acestgen de interacliune a fost numiti interac{iune electric[. S-a introdus ideea de sarcinl elec-tricd cu dou6 semne - sarcind eLectricb pozitivd gi sarcin[ electrici negativd. Niqte particuledin constitulia materiei - electro-nii - sunt sarcini negative, iar alteparticule din constituirea atomului

- protonii - sunt sarcini pozitive.Sarcinile de acelaqi semn se atrag,iar sarcinile de semn opus se res-ping.

Miqcarea ordonata a sarci-nilor se nume$te curent electric.

r ma1

inimI dis-ade

rafic

:alie.

lie Ei

. cor-deotatea

dde

a

eazdului.

mbErtald

tKl.>eaqi Flg, 1.5 Fenomene elechomagnetice

LI

Mdrimea unui curent electric este datA de o mdrime fizicd fundamentald, numitd intensitateacurentului electric.

t= ?t 14",=A (Anperl

tr'enomene optice

Lumina se propagd in linie dreaptS. Viteza luminii in vid este constantd. Sursele naturalede lumin6 sunt Soarele, focul, descSrc[rile electrice etc. Existd corpuri luminoase qi corpuriluminate. Lumina este imprdqtiati de suprafelele corpurilor pe care cade.

Reflexia reprezinti intoarcerea luminii in mediul din care provine, la suprafala de sepa-rare dintre doud medii. Refrac{ia reprezintd fenomenul de modificare a direc}iei de propagare,atunci cAnd lumina traverseazi suprafala de separare dintre doui medii transparente.

tNrnnnAmf. incercali sd v[ reaminti{i ce este un model fizic. Dali doud exemple de modele fizice

intAlnite in studiul fizicii deanul trecut.

De ce credeli cd ne ajut[gruparea mlrimilor fizicein mdrimi fundamentaleqi mdrimi derivate?

Care credeli cd au fostprincipalele cr iteriifolosite pentru alegeream[rimilor consideratefundamentale fald decelelalte?

Fig. 1.6 Fenomene optice

llt*ntil?tl1. Am definit fenomenul fizic folosind noliunile de sistem fizic qi stare a unui sistem fizic.

2. Fizica definegte $apte mfuimi fizice fundamentale, iar toate celelalte m[rimi fizice sededuc din acestea $i se numesc mbrimi derivate.

3. in clasa a VI-a am studiat, la nivel introductiv, patru capitole ale fizicii: fenomenemecanice, fenomene termice, fenomene magnetice gi electrice (electromagnetice) qi feno-mene optice.

L2

tated

ajutiizicentale

uralerpuri

iepa-gare,

lztcerii de

f, ntup"le realizilrii unui experiment

Experimentul este cel mai puternic instrument de studiu al fizicii. Experimentul este cel care

are ultimul cuv6nt in fizic6,.In orice construclie fizicd, nimic nu este considerat definitiv pdndnu este verificat pe cale experimentalb. Defini{ia experimentului ali intdlnit-o Ei in clasa a VI-a.

in anul precedent ali intdlnit cdteva experimente celebre Ei a{i efectuat voi inEiv6 cdtevaexperimente simple, care sd vd ajute sd pdtrundeli mai aproape de ceea ce inseamni fizica Ei,mai ales. fizica experimentald.

Dintre experimentele celebre putem aminti experimentul lui Arhir4ede, care a studiat com-pozilia coroanei regelui Hieron din Siracuza. Galilei a studiat ciderea corpurilor, l5s6nd si cadddiferite corpuri din vArful Turnului din Pisa. Concluzia sa, aceea cA toate corpurile cad la felspre Pdmdnt, a reprezentat o mare cotiturd in fizicd, producdnd un important salt in cunoaqtere.

Dintre experimentele realizate in clasa a VI-a putem enumera: cdntdrfuea, misurarea den-sit[!ii, mdsurarea constantei elastice, etalonarea unui termometru, m[surarea intensitdlii curen-tului electric cu ajutorul ampermetrului, studiul propag[rii luminii in linie dreapt[.

Numai din aceastd enumerare vd putefi daseama cd experimentele sunt de o diversitatefbr6 limite qi au complexitdli extrem de dife-rite. Existd experimente simple, pe care le poateefectua oricine intr-un laborator cu o dotareminim6, gi existd experimente care nu nece'sitl nicio dotare. La cealaltd extrema, existdexperimente deosebit de complexe, care nu se

pot realiza decdt in anumite laboratoare spe-ciabzate qi folosind o aparaturl foarte sofisti-catd, de multe ori realizati special pentru aceleexperimente. Oamenii de $tiinld realizeazd gi

experimente care depiqesc limitele unui labo-rator. Unele experimente de frzicd sunt conce-pute sd se desfbgoare la Polul Sud sau in altpunct al planetei. in astfel de experimente suntimplica{i sute de cercetdtori din diverse domenii, careanalizdnd, de exemplu, radialia cosmicd din acea zon6.

Un laborator cu totul special este Stalia Spaliald Internafionald (ISS - International Space

Station). Acest laborator spafial de mdrimea unui teren de fotbal este rezultatul colabordriidintre SUA, Canada, Rusia, Japonia qi un mare numir de state europene (Germania, Fran{a,Olanda q.a). Proiectul a devenit func{ional din 2001 qi de atunci pe Stafie lucreazi in perma-nenF cate 6 astronauli, in perioade de cdte 6 luni. Cercetdtorii care fac parte din aceste echi-paje au specializdri diverse qi executd un numAr impresionant de experimente in condilii deimponderabilitate.

Noliunea de experiment poate depd$ limitele defini1iei de mai sus. De multe ori nuavem de a face cu reproducerea unui fenomen, ci este pur qi simplu vorba despre urmdrirea

Fost

:rii)rea:atede

Fig. 2.1 Telescopul spalial Hubble

studiazd ani intregi acelagi fenomen,

zic.

)se

eneno-

13

unui fenomen notural direct Si despre mdsurarea unor parametri ai fenomenului respec-tiv. Un exemplu remarcabil sunt mdsurdtorile inregistrate cu ajutorul telescopului spalialHubble (Fig 2.1). Acesta este unul dintre cele mai mari telescoape de care beneficiazd ;ti-inla Hubble afost lansat pe orbita Pdmdntului in 1990 qi este in continuare opera1ional. Cuel astronomii pot obline cele moi detariate imagini, tn rumind, rearizate vreodatd, care aucondus Ia importante descoperiri in astrofizicd.

in ciuda diversit5lii experimentelor, in privinla obiectului de studiu sau a complexitalii,toate experimentele au o structurE de bazd comuni.

_ Etapele principale pe care trebuie sd le parcurgi orice experiment sunt enumerate in con-tinuare.

Faza proiectiriil. Stabilirea mdrimii fizice urmirite sau, mai general, formularea scopului experimentului.2. Stabilirea metodei prin care se urmiregte atingerea scopului experimentului. Se deter-

mind aici mdrimile care vor fi mdsurate gi metoda prin care aceitea pot fi misurate. sanu uitim cI m[surdtorile dintr-un experiment sunt aproape intotdeauna indirecte. Decele mai multe ori se mdsoarl un impuls electric, un curent sau o canlitate de sarcin6.SemnificaJia misurdtorii este complet diferitd de la un experiment la altul.

3: stabilirea necesarului de aparaturd qi materiale pentru deslEqurarea experimentului.4. Stabilirea etapelor de desfEqurare a mdsurdtorilor.

5. Proiectarea sistemului de inregistrare a datelor (tabele, inregistrare electronic6, foto,video).

Faza misuritorilor6. Efectuarea mdsur6torilor qi inregistrarea acestora.

Faza interpretiirii rezultatelor7. Prelucrarea datelor experimentale.

8. Interpretaxea rezultatelor.

Etapele enumerate mai sus nu trebuie memorate. EIe reprezintd doar un ghid la careputeli sd apelali ori de cate ori analizali, efectuali sau proiectali un experiment. Desigur, dela un caz la altul, enumerarea de mai sus poate suferi modiftcdri.

Tehnica experimentald nu se poate invfl{a intr-o leclie qi nici mdcar lntr-un an de studiu.Tehnica experimentalS se invata qi se perfeclioneazd continuu, de-a lungul unei cariere. pemasurd ce cuno$tin{ele de fizicd, de matematicd qi, in general, din domeniul qtiinlelor sunt maiextinse qi mai profunde, experimentul devine un produs tot mai rafinat al imagina{iei gi poatefi asemuit cu o artd.

L4

:on-

'pec-

aliali tti-l. Cu'e au

ali,

bto,

iNrnnnAnr1. Enumerali cdteva experimente simple intdlnite in studiul fizicii in anul precedent.

2. Care sunt deosebirile dintre mdsur[torile directe si misurdtorile indirecte?

1. Un experiment presupune reproducerea unui fenomen fizic in condi{ii de laborator sauurmirirea unui fenomen fizic natural qi inregistrarea unor parametri specifici.

2. Mdsurdtorile unui experiment sunt, in cele mai multe cazuri, misur[tori indirecte.

3. Etapele unui experiment trebuie s[ parcurgd trei faze * faza de proiectare, faza mdsurd-torilor qi faza interpretdrii rezultatelor.

rlui.

)ter-r. SdDe

lna_

b

a, b - catete; c - ipolenuzd

Fig. 3.1 Triunghiul dreptunghic

:are., de

1iu.Pe

nai,ate

! St,rOiol experimental al rela{iilor metrice in triun-ghiul dreptunghic - Extindere

Un triunghi dreptunghic este un triunghicare are un unghi de 90' (Fig, 3.1). Laturileal6turate unghiului dreptunghic se numesccatete, iar latura cea mai mare, opus[ unghiu-lui de 90', se numeqte ipotenuzd. Triunghiuldreptunghic are un rol fundamental in mate-matic6, in fizicd qi in viala de zi cu zi. Acestaeste motivul pentru care triunghiul dreptun-ghic a fost studiat din cele mai vechi timpuri qi

s-au stabilit relalii metrice fundamentale intreelementele acestei forme geometrice.

Cele mai importante relalii sunt Teoremalui Pitagora gi Teorema inallimji.

TEOREMA LUI PITAGORA

Pdtratul ipotenuzei unui triunghi dreptunghicFolosind notafiile din Fig. 3.1, putem scrie:

c2 : a2 +V

este egal cu suma pdtratelor catetelor.

in mod curios, aceastd teoremd ii este atribuitd lui Pitagora. Aceasta este memoria pds-tratd de cultura europeand. in realitate, se pare cd aceastd teoremd era cunoscutd cu multinaintea lui Pitagora, de vechii indieni Si de cultura Egiptului Antic.

15

Fig. 3.2 Numerele pitagoreice 3, 4 $i 5

D

7D - tndrynea biunghiului drcptunghic

Fig. 3.3 Teorema indllimiivechii. egipteni au frcut irrmbtoarea construclie: au folosit o sfoard pe care au fbcut 11

noduri echidistante qi apoi au legat sfoara la capeie. Formdnd cu aceasta- sfoarE un triunghidreptunghic (Fig. 3.2), au vdzut cd cele trei laturi au dimensiunile 3,4 qi 5, o oimenslune ninddistanla dintre doui noduri. in mod evident:

32+4:52

$i astfel se verificd, pe o alt6 cale, Teorema lui pitagora.

TEOREMA inA4rnanFolosind notafiile din Fig. 3.3, teorema ind{imii se poate scrie astfel:

AD, = CDxDBin[[imea se mai poate calcula astfel:

oo: oB3"

Alte relalii importante sunt legate deunghiuri. Aqa cum gti{i, suma unghiurilorintr-un triunghi este 180o. Folosind hdrtie mili.metdcA, o rigl5 qi un raportor, desenafi un tri-unghi dreptunghic cu un unghi asculit o = 30o(Fig. 3.a). Mdsura{i lungimea laturii opuseunghiului o:30" ti lungimea ipotenuzei. Ve{i

constata cd ipotenvza are lungimea dubld falA de cateta opusi unghiului de 30i.

Fig. 3.4 Triunghi dreptunghic cu c, = 30"

16