III. FENOMENE MECANICE.

III.1. Mișcare și repaus.

III.1.1. Corp. Mobil. Reper. Sistem de referință. Mișcare și repaus. Traiectorie.

Un corp cu dimensiuni neglijabile față de mărimea deplasărilor sau față de distanța la care se află alte corpuri se poate reprezenta printr-un punct numit punct material.

Definiţie

Mobilul este un corp care se poate mișca și care se reprezintă printr-un punct material.

Definiţie

Reperul (corp de referință) este un corp față de care se determină poziția altui corp. El servește la localizarea spațială a unui corp.

Observaţie

Dorești să te întâlnești cu un coleg, în parc. Cum vei proceda?

Întâi trebuie să îți alegi un loc fix de întâlnire, adică un reper, la ceasul din parc.

Însă nu este suficient numai reperul, mai trebuie să stabilești și ora întâlnirii.

Pentru localizarea temporală se folosesc instrumente care măsoară timpul (ceas, cronometru).

Definiţie

Sistemul format dintr-un reper și un ceas se numește sistem de referință (SR).

Observaţie

În centrul Bucureștiului, în fața Bisericii Sf. Gheorghe Nou, se află amplasat monumentul ce marchează simbolic locul considerat punctul de început al tuturor drumurilor din ţara noastră – ,,kilometrul zero’’. Monumentul Kilometrul zero, a fost conceput de arhitecții Horia Creangă și Ștefan Niculescu și materializat de sculptorul Constantin Baraschi în 1938. Monumentul de la Kilometrul 0 este o roză a vânturilor, între razele căreia sunt gravate denumirile principalelor provincii istorice românești: Ardeal, Banat, Basarabia, Bucovina, Dobrogea, Moldova, Muntenia și Oltenia.

Definiţie

Un corp este în stare de mișcare atunci când corpul își schimbă poziția (sau distanța) față de reperul ales.

Definiţie

Un corp este în stare de repaus atunci când corpul nu își schimbă poziția (sau distanța) față de reperul ales.

Observaţie

De exemplu: ești în laboratorul de fizică, în bancă, la ora de fizică. În ce stare mecanică te afli, în mișcare sau în repaus ?

Dacă îți alegi ca reper: banca, peretele, tabla etc. ești în stare de repaus, deoarece față de aceste repere, nu îți schimbi distanța.

Dacă îți alegi ca reper: un călător de pe stradă, o pasăre care zboară pe la fereastra, Soarele, Luna etc. ești în stare de mișcare, deoarece față de aceste repere îți schimbi distanța.

important

Spunem că mișcarea și repausul sunt stări relative, deoarece ele depind de reperul ales. Deci putem fi într-un anumit moment de timp atât în mișcare, cât și în repaus în funcție de reperul ales.

Însă nu putem spune despre un corp că este și în mișcare și în repaus, la un anumit moment și față de același reper.

Observaţie

În tot Universul nu există un corp (reper) absolut fix, pentru că nu există un corp în repaus absolut. Toate corpurile sunt în mișcare unele față de altele, pentru că în realitate, reperul ales se află el însuși în mișcare față de alte repere.

De exemplu eu în mașină sunt în repaus față de ea. Dar mașina se mișcă față de șosea. Șoseaua se mișcă față de Pământ odată cu el. Pământul se mișcă față de propria axă și față de Soare și alte corpuri cerești. Sistemul nostru solar este în mișcare față de Galaxia noastră, Calea Lactee. Galaxia noastră este în mișcare față de celelalte galaxii din Univers.

Dar când studiem mișcarea unui mobil față de un sistem de referință (notat S.R.), considerăm reperul lui fix.

Definiţie

Traiectoria este linia descrisă de un mobil în mișcare față de un reper (linia care se obține prin unirea tuturor punctelor care constituie pozițiile succesive ale mobilului).

Clasificarea traiectoriei:

1. Traiectoria rectilinie este o linie dreaptă.

Exemple:

  • Traiectoria mașinii față de sol;
  • Mișcarea pistonului unei seringi față de seringă;
  • Mișcarea unui alergător la cursa de 100m etc.

2. Traiectoria curbilinie este o linie curbă.

Exemple:

  • Traiectoria unei mingii aruncate față de sol;
  • Mișcarea unei lămpi roșii fixată pe roata bicicletei etc.

3. Traiectoria circulară este un cerc.

Exemple:

  • Traiectoria unei roți față de axul ei (centrul ei);
  • Triectoria unei cabine din parcul de distracții față de axul ei;
  • Mișcarea unei lămpi roșii fixată pe roata bicicletei față de ax etc.

4. Traiectoria punctiformă este un punct.

Exemple:

  • Traiectoria oricărui corp față de el însuși.
Problemă model

1) Te afli pe bancheta autobuzului care te duce la școală.

În ce stare mecanică (mișcare sau repaus) ești față de:

a) Şoferul autobuzului? Față de șofer sunt în repaus, deoarece nu îmi schimb poziția (distanța) față de acesta.

b) Banchetă? Față de banchetă sunt în repaus, deoarece nu îmi schimb poziția față de aceasta.

c) Pământ? Față de Pământ sunt în mișcare, deoarece îmi schimb distanța față de acesta.

d) Mașinile care circulă pe șosea? Față de mașini sunt în mișcare, deoarece îmi schimb poziția față de acestea.

Problemă model

2) Desenează traiectoriile unui punct de pe roata bicicletei tale față de:

a) axul (centrul) roții.

Traiectoria este circulară (cerc):



b) sol (Pământ).

Traiectoria este curbilinie :



III.1.2. Distanța parcursă. Durata mișcării.

Pentru a calcula distanța parcursă de un mobil, trebuie să stabilești un punct de referință, numit origine.

  • Dacă originea este chiar în reper, notăm cu O (adică, x0 = 0 m).
  • Dacă originea nu este chiar în reper, notăm cu un alt punct, A (de exemplu, x1 = 20 km față de reper).
Definiţie

Poziția unui mobil pe o traiectorie reprezintă distanța de la origine la mobil, măsurată pe traiectorie. Ea se notează cu x.

Definiţie

Distanța (notată cu d sau cu Δx) parcursă de un mobil este lungimea drumului străbătut de corp față de un reper.

Observaţie

Distanța este întotdeauna pozitivă, deci scădem poziția mai mică din poziția mai mare.

Definiţie

Durata mișcării (notată cu Δt sau t) reprezintă intervalul de timp în care mobilul a parcurs o anumită distanță .

t1 = momentul începerii mișcării și

t2 = momentul la care se încheie mișcarea.

Problemă model

1) Un biciclist pleacă de la kilometrul 20 la ora 12:00 și ajunge la kilometrul 60 la ora 13:30. Ce distanță a parcurs biciclistul și cât a durat mișcarea?

Scriem datele problemei:

  • Poziția inițială : x1 = 20 km

  • Poziția finală : x2 = 60 km

  • Momentul inițial : t1 = 12:00

  • Momentul final : t2 = 13:30

Aplicăm formula distanței și a duratei mișcării și înlocuim datele problemei:

  • d = Δx = x2 – x1 = 60 km – 20 km = 40 km

  • Δt = t2 – t1 = 13:30 – 12:00 = 1h 30min = 1,5 h



III.1.3. Viteza medie. Caracteristicile vitezei (direcție și sens).

Definiţie

Viteza medie (vm) este mărimea fizică egală cu raportul dintre distanța parcursă (d) și durata mișcării (Δt).

important

Caracterizarea vitezei medii ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:

Observaţie

a) Viteza momentană este viteza mobilului la un anumit moment indicată de vitezometru.

De exemplu, o mașină merge cu o viteză medie de 70km/h. Asta nu înseamnă că tot drumul mașina a avut această viteză. Vitezometrul poate a indicat chiar și 140km/h sau 20km/h.

b) Viteza medie nu este media aritmetică a vitezelor momentane ale mobilului.

c) Viteza are pe lângă valoare numerică și orientare, adică direcție și sens.

Direcția vitezei este dată de dreapta pe care se deplasează mobilul.

Sensul vitezei se reprezintă printr-o săgeată.

Fata din imagine se deplasează cu o viteză de 1,2m/s, pe direcție orizontală, sensul spre dreapta. Indicând valoarea numerică (1,2), unitatea de măsură (m/s), direcția (orizontală) și sensul (spre dreapta), am caracterizat complet viteza fetei.

Recorduri minime și maxime de viteze

  • Melcul are o viteză de 1,5 cm/min (0,0009 km/h).


  • Viteza unui atlet jamaican pe pista de 100m este de 9,58 m/s (34,5 km/h).


  • Peștele evantai poate atinge o viteză de 110 km/h.


  • Ghepardul poate atinge o viteză de 113 km/h.


  • Șoimul călător deține recordul în lumea păsărilor cu o viteză de 320 km/h.


  • Un tren japonez cu levitație magnetică a atins o viteză record de 603 km/h.


  • X-15, un avion de luptă deține recordul pentru cel mai rapid avion care poate fi condus de om, atingând o viteză de 6,7 Mach (8200 km/h).


  • Recordul absolut în domeniul vitezelor îl deține lumina, cu cea mai mare viteză de 300.000 km/s (1.080.000.000 km/h).

Problemă model

1) Un mobil pleacă de la borna kilometrică 100 la ora 10:15 și ajunge la borna kilometrică 275 la ora 11:50. Cu ce viteză medie s-a deplasat mobilul în m/s ?

Scriem datele problemei:

x1 = 100 km

t1 = 10:15

x2 = 275 km

t2 = 11:50

vm = ? m/s

Rezolvare:


  • Scriem formula vitezei medii, calculăm distanța parcursă și durata mișcării în SI și înlocuim în formulă:
Problemă model

2) Un șofer pleacă de la borna kilometrică 240 la ora 10:50 și ajunge la borna kilometrică 80 la ora 11:40. Cu ce viteză medie a mers șoferul în m/s și în km/h ?

Scriem datele problemei:

x1 = 240 km

t1 = 10:50

x2 = 80 km

t2 = 11:40

vm = ? m/s, km/h

Rezolvare:

  • Scriem formula vitezei medii, calculăm distanța parcursă și durata mișcării în SI și înlocuim în formulă:


  • Transformăm viteza din m/s în km/h:
Problemă model

3) Transformă vitezele următoare în m/s:

Rezolvare:


Problemă model

4) Diana locuiește la o distanță D = 2 km față de școală. Într-o zi ea a aplecat de acasă la ora 7:10. După ce parcurge un sfert din distanță, realizează că și-a uitat proiectul la fizică și se întoarce să îl ia. La ora 7:50 ajunge la școală. Să se determine viteza medie a Dianei în m/s și în km/h.

Scriem datele problemei:

  • D = 2km = 2000m

  • t1 = 7:10

  • t2 = 7:50

Dacă poți reține, o viteză exprimată în m/s poate fi transformată în km/h, prin înmulțirea valorii ei cu 3,6.

Temă

1) Miruna pleacă din Sinaia, oraș situat la 120 km de kilometrul zero din București, la ora 12:55 și ajunge la 10 km de București la ora 13:50. Ce viteză medie a avut ?

Temă

2) Transformă următoarele viteze în m/s ?

Temă

3) Cum să îți măsori viteza de alergare pe o pistă de 100m:

  • Poți să rogi profesorul de sport sau un coleg să te cronometreze, când alergi două ture de sală ( după o încălzire în prealabil făcută, ca să nu riști vreo întindere musculară).

  • Împarți distanța (96m) la timpul obținut și așa îți obții viteza ta de alergare.

  • Poți să o compari cu recordul de viteză (9,58 m/s).



III.1.4.a. Tipuri de mișcare. Mișcarea rectilinie uniformă.

important

Tipuri de mișcare

A) Clasificarea mișcării după traiectorie:

  • Mișcare rectilinie, în care traiectoria este o linie dreaptă.

  • Mișcare curbilinie, în care traiectoria este o linie curbă.

  • Mișcare de rotație, în care traiectoria este un cerc sau un arc de cerc.

B) Clasificarea mișcării după viteză:

  • Mișcare uniformă, în care viteza este constantă (nu i se schimbă valoarea).

  • Mișcare variat accelerată, în care viteza crește.

  • Mișcare variat frânată, în care viteza scade.

Definiţie

Mișcarea rectilinie uniformă este mișcarea în care traiectoria este o linie dreaptă și viteza este constantă

important

În mișcarea rectilinie uniformă:

  • Mobilul parcurge distanțe egale în intervale de timp egale.

  • Viteza momentană este egală cu viteza medie.

  • Viteza își păstrează valoarea numerică, direcția și sensul mișcării.

Pentru a determina legea mișcării rectilinii uniforme, plecăm de la formula vitezei, notând cu x0 = poziția inițială , cu x = poziția finală, cu t0 = momentul inițial și cu t = momentul final.

important

Legea mișcării rectilinii uniforme:

Problemă model

1) Antrenorul Luizei a cronometrat mișcarea ei pe pista de 100m și a trecut datele mișcării în următorul tabel.

a) Ce fel de mișcare are Luiza ?

b) Calculează viteza medie.

c) Determină legea mișcării.

Rezolvare:

a) Observăm în tabel faptul că, Luiza parcurge distanțe egale (25 m) în intervale de timp egale (3s). Deci Luiza are o mișcare rectilinie și uniformă. Atenție, dacă corpul are viteză constantă, obligatoriu traiectoria este rectilinie. În mișcarea curbilinie și în cea de rotație, viteza nu poate fi constantă.

b)

Când viteza ne dă cu perioadă, este bine să lucrăm cu fracție ireductibilă (25/3).

c) Înlocuim în legea mișcării pe x0, v și pe t0 :

Temă

1) În următorul tabel sunt trecute datele mișcării unui mobil.

Se cere:

a) Ce fel de mișcare are mobilul? De ce?

b) Calculează viteza medie.

c) Determină legea mișcării.



III.1.4.b. Reprezentarea grafică a mișcării.

Pentru a reprezenta graficul mișcării unui mobil (alergării Luizei pe pista de 100m) trebuie să se parcurgă următoarele patru etape:

1) Se realizează un tabel cu datele mișcării (pozițiile și momentele de timp corespunzătoare acestora).

2) Se trasează axele, două drepte perpendiculare, una orizontală și una verticală, pe foaie de matematică sau pe hârtie milimetrică. Axa orizontală se numește axa abscisei (Ox) și cea verticală se numește axa ordonatei (Oy). Se gradează (calibrează) cele două axe prin alegerea unui etalon pentru fiecare, astfel încât să putem reprezenta toate pozițiile mobilului și momentele corespunzătoare lor.

Pentru exemplu nostru voi alege ca etalon (scară) pentru axa distanței: 1cm = 5 m, iar pentru axa timpului: 1cm = 1s.

  • Punctul de intersecție al axelor este O = originea pentru fiecare axă, adică în acest punct avem 0m și 0s.

  • Abscisa este axa timpului. Se notează axa și la extremitatea acesteia, se scrie t (s).

  • Ordonata este axa distanțelor (pe această axă se notează pozițiile mobilului). Se notează axa și la extremitatea ei se scrie x (m).

3) Se trasează pe grafic fiecare punct din tabel.

• Primul punct este chiar în origine, O (x0=0, t0=0).

• Pentru a reprezenta al doilea punct, A (x1 = 25m, t1=3s), procedăm în felul următor: în dreptul valorii numerice a lui 3s se duce, punctat, o dreaptă verticală. În dreptul valorii numerice a lui 25m se duce, punctat, o dreaptă orizontală. Punctul de intersecție al celor două drepte punctate este punctul de pe grafic de coordonate A(x1, t1).

• Se continuă și cu celelalte trei puncte: B (x2, t2), C (x3, t3), D(x4, t4), după modelul arătat mai sus, până sunt trecute pe grafic toate cele cinci puncte din tabel.

4) Se trasează graficul mișcării prin unirea tuturor punctelor construite anterior.

Observaţie

Nu confunda traiectoria mobilului cu graficul mișcării!

Observaţie

Folosind graficul mișcării putem afla mai multe informații referitoare la modul în care se deplasează un mobil:

  • graficul mișcării rectilinii și uniforme este o dreaptă.

  • dacă mobilul este în repaus, graficul mișcării este o dreaptă orizontală.

  • pentru a desena graficul mișcării este suficient să reprezentăm minim două puncte care unite, vor determina dreapta graficului.

  • dreapta care reprezintă mișcarea rectilinie și uniformă este mai înclinată (formează un unghi mai mare cu orizontala) atunci când viteza este mai mare.


Problemă model

2) Graficul mișcării unui mobil este reprezentat în figura următoare:

a) Care sunt pozițiile mobilului la momentele: t1 = 0, respectiv t2 = 2h?

b) Se depărtează sau se apropie mobilul de reper?

c) În ce moment ajunge mobilul la poziția de 120 km?

d) În ce moment ajunge mobilul în reper?

e) Care este viteza mobilului în m/s?

Rezolvare:

a) La t1 = 0, mobilul este în poziția x1 = 200 km. Din origine, urcăm pe verticală (axa poziției) până intersectăm graficul și așa determinăm poziția x1 = 200 km. La t2 = 2h, mobilul este în poziția x2 = 100 km. Urcăm pe verticală (axa poziției) până intersectăm graficul și de la grafic mergem pe orizontală punctat, până intersectăm axa poziției, așa determinăm poziția x2 = 100 km.

b) Mobilul se apropie de reper (poziția 0 km), deoarece pozițiile mobilului scad odată cu creșterea timpului .

c) La 120 km, mobilul este la momentul de 1,5 h de la plecare. Pornim cu o dreaptă punctată din 120km pe orizontală, până întâlnim graficul și de aici, coborâm punctat pe verticală pe axa timpului.

d) În reper, poziția 0 km, avem timpul de 4 h. Din origine, mergem pe orizontală (axa timpului) până intersectăm graficul și așa determinăm timpul de 4 h.

e) Scriem formula vitezei:

La calculul distanței, scădem x1 - x2, deoarece x1 > x2 (distanța este tot timpul pozitivă).

La calculul timpului, scădem t2 - t1, deoarece t2 > t1 (timpul este pozitiv).


Exerciții

1) În următorul tabel sunt trecute datele mișcării unui mobil.

Se cere:

a) Știind legea mișcării acestui mobil: x = 10 + 5 ∙ t, determină pozițiile mobilului corespunzătoare timpilor din tabel.

b) Reprezintă graficul mișcării folosind ca etaloane

  • 1cm = 10 m
  • 1cm = 4s.

c) Determină pe grafic poziția mobilului la t = 8s.

d) Calculează viteza medie.

e) Ce fel de mișcare are mobilul? De ce?



III.1.5. Punerea în mișcare și oprirea unui corp. Aceelerația medie, unitatea de măsură.

Mișcarea rectilinie uniformă este posibilă în viața de zi cu zi, numai pe porțiuni mici de autostradă. În cazul mișcărilor reale viteza mobilelor crește sau scade în timp, datorită semafoarelor, curbelor, trecerilor de pietoni, limitărilor de viteză. Toate mașinile au o pedală de accelerație și una de frână.

Definiţie

Un mobil are o mișcare accelerată atunci când viteza lui crește în timp.

Iată cum arată pozițiile unui mobil la intervale de timp egale în mișcarea accelerată:

La pornire, mobilul are o mișcare accelerată, deoarece viteza lui crește de la zero.

Iată cum arată pozițiile unui mobil la intervale de timp egale în mișcarea frânată:

La oprire, mobilul are o mișcare frânată, deoarece viteza lui scade până la zero.

Definiţie

Accelerația medie (amedie sau am) este mărimea fizică egală cu raportul dintre variația vitezei (creșterea sau scăderea ei) și durata în care s-a produs această variație.

important

Caracterizarea accelerației ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:



III.1.6. Mișcarea rectilinie uniform variată.

Definiţie

Mișcarea rectilinie uniform variată este mișcarea unui mobil pe o traiectorie rectilinie și cu accelerație constantă.

important

În mișcarea rectilinie uniform accelerată:

  • Mobilul parcurge distanțe din ce în ce mai mari, în intervale de timp egale.

  • Accelerația momentană este egală cu accelerația medie, fiind constante.

  • Accelerația și viteza au aceeași direcție și sens, ca și cel al mișcării.

Observaţie

Cel mai cunoscut exemplu de mișcarea rectilinie uniform accelerată este căderea liberă a corpurilor pe Pământ. Toate corpurile cad spre Pământ cu o accelerație constantă, numită accelerație gravitațională, g = 9,81 m/s2. Când corpul cade liber, viteza inițială a acestuia este v0 = 0 m/s.

Problemă model

1) Privește cu atenție datele despre mișcarea fetei. Cum determinăm tipul mișcării ei ?

Observăm că în intervale de timp egale (de 4s), fata parcurge distanțe din ce în ce mai mari. Dacă calculăm vitezele pe fiecare porțiune, acestea cresc. Vitezele cresc cu valori egale ( Δv =1 m/s) în intervale de timp egale ( Δt = 4s). Cum accelerația este raportul dintre variația vitezei pe intervalul de timp, rezultă că mișcarea este rectilinie uniform accelerată.

Problemă model

2) Pentru a intra într-o depășire, o mașină care se deplasează cu o viteză de 54 km/h, accelerează cu 4 m/s2. La ce viteză ajunge mașina după 5 s ?

Rezolvare:


  • Notăm datele problemei și le transformăm în SI:


  • Scriem formula accelerației și scoatem necunoscuta, v2:
Temă

Un corp este lăsat să cadă liber de la o anumită înălțime cu o accelerație egală cu 10 m/s2. După cât timp corpul ajunge la o viteză de 4 m/s ?



III.1.7. Sinteză recapitulativă - Mișcare și Repaus

important

Un corp este în stare de mișcare atunci când corpul își schimbă poziția (sau distanța) față de reperul ales.

Un corp este în stare de repaus atunci când corpul nu își schimbă poziția (sau distanța) față de reperul ales.


Caracterizarea vitezei medii ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:


A) Clasificarea mișcării după traiectorie:

  • Mișcare rectilinie, în care traiectoria este o linie dreaptă.

  • Mișcare curbilinie, în care traiectoria este o linie curbă.

  • Mișcare de rotație, în care traiectoria este un cerc.

B) Clasificarea mișcării după viteză:

  • Mișcare uniformă, în care viteza este constantă (nu i se schimbă valoarea).

  • Mișcare variat accelerată, în care viteza crește.

  • Mișcare variat frânată, în care viteza scade.


În mișcarea rectilinie uniformă:

- Mobilul parcurge distanțe egale în intervale de timp egale.

- Viteza momentană este egală cu viteza medie.

- Viteza își păstrează valoarea numerică, direcția și sensul mișcării.


Legea mișcării rectilinii uniforme:

Folosind graficul mișcării putem afla mai multe informații referitoare la modul în care se deplasează un mobil:

  • graficul mișcării rectilinii și uniforme este o dreaptă.

  • dacă mobilul este în repaus, graficul mișcării este o dreaptă orizontală.

  • pentru a desena graficul mișcării este suficient să reprezentăm minim două puncte, care unite, vor determina dreapta graficului.

  • dreapta care reprezintă mișcarea rectilinie și uniformă este mai înclinată (formează un unghi mai mare cu orizontala) atunci când viteza este mai mare.

Problemă model

În următorul tabel se dau datele mișcării a două mobile M1 și M2.

a) Determină pozițiile mobilului M2 știind legea de mișcare xM2 = 30 + 12∙ t

b) Realizează graficele mișcării celor două mobile.

Etaloane:

1cm = 30 m

1cm = 5s

c) Care este poziția celor două mobile la t = 20 s ?

d) Determină viteza medie a celor două mobile.

e) Scrie legea de mișcare pentru mobilul M1.

Rezolvare:


a) xM2 = 30 + 12 ∙ t

x0M2 = 30 + 12 ∙ 0 = 30 m

x1M2 = 30 + 12 ∙ 5 = 90 m

x2M2 = 30 + 12 ∙ 30 = 390 m

x3M2 = 30 + 12 ∙ 40 = 510 m



b) Graficul de mișcare al celor două mobile:



c) Pentru M1: la t = 20 s avem poziția x = 120 m.

Pentru M2: la t = 20 s avem poziția x = 270 m.

d)



e) xM1 = x0 + v(t – t0) = 0 + 6 ∙ t = 6t

important

Accelerația medie (amedie sau am) este mărimea fizică egală cu raportul dintre variația vitezei (creșterea sau scăderea ei) și durata în care s-a produs această variație.

Caracterizarea accelerației ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:




Mișcarea rectilinie uniform variată este mișcarea unui mobil pe o traiectorie rectilinie și cu accelerație constantă.

În mișcarea rectilinie uniform accelerată:

  • Mobilul parcurge distanțe din ce în ce mai mari, în intervale de timp egale.

  • Accelerația momentană este egală cu accelerația medie, fiind constante.

  • Accelerația și viteza au aceeași direcție și sens, ca și cel al mișcării.

Observație:

Cel mai cunoscut exemplu de mișcarea rectilinie uniform accelerată este căderea liberă a corpurilor pe Pământ. Toate corpurile cad spre Pământ cu o accelerație constantă, numită accelerație gravitațională, g = 9,81 m/s2 . Când corpul cade liber, viteza inițială a acestuia este v0 = 0 m/s.



III.1.8. Probleme recapitulative de dificultate crescută (pentru olimpici) - Mișcare și Repaus

Probleme recapitulative de dificultate crescută (pentru olimpici) - Mișcare și Repaus

1) Un mobil se mișcă uniform încetinit până la oprire cu accelerația de 1,5 m/s2, într-un minut. Ce distanță a parcurs mobilul?

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei:

    • a = 1,5 m/s2 = constantă

    • v0 > 0

    • v = 0 (mobilul se oprește)

    • Δt = 1min = 60 s

  • Scriem formula accelerației și calculăm viteza inițială, v0, a mobilului:


  • Din expresia vitezei medii obținem :


  • Cum în mișcarea uniform variată viteza este o funcție liniară de timp (adică crește/scade constant în aceleași interval de timp), viteza medie este media aritmetică a vitezelor inițială și finală și obținem:


Probleme recapitulative de dificultate crescută (pentru olimpici) - Mișcare și Repaus

2) Determinarea legii mișcării uniform variată.

Rezolvare:

  • Din expresia vitezei medii obținem:


  • Cum în mișcarea uniform variată viteza este o funcție liniară de timp (adică crește/scade constant în aceleași interval de timp), viteza medie este media aritmetică a vitezelor inițială și finală, obținem :


  • Din formula accelerației scoatem viteza și apoi o înlocuim în formula poziției:


Probleme recapitulative de dificultate crescută (pentru olimpici) - Mișcare și Repaus

3) O mașină se deplasează cu o viteză constantă de 25 m/s. Un motociclist demarează (pornește) în momentul în care mașina a trecut pe lângă el, cu o mișcare uniform acccelerată, atingând viteza de 25 m/s în 10 s fără a înceta să accelereze. Să se determine timpul după care motociclistul ajunge din urmă mașina.

Rezolvare:
  • Notăm datele problemei cele referitoare la mașină cu indice 1 și cele referitoare la motociclist cu indice 2:

    • v1 = 25 m/s = constant

    • v2 = 25 m/s = crește constant în intervale de timp egale

    • a1 = 0 m/s2

    • a2 = constant

    • Δt2 = 10s

    • Pentru cele 2 mobile avem x0, v0, t0 = 0, Δt = t

  • Scriem legea mișcării mobilului 1 (mașinii):


  • Calculăm accelerația mobilului 2 (motocicletei) și îi scriem legea mișcării:


  • Punem condiția ca cele două mobile să se întâlnească: x1 = x2 și aflăm timpul de întâlnire:




III.1.9. Exerciții recapitulative - Mișcare și Repaus

Exerciții recapitulative - Mișcare și Repaus

1) Stabilește pentru următoarele afirmații dacă sunt adevărate(A) sau false(F) :

  • a) O casă este în stare de repaus față de Soare.

  • b) Șoferul autobuzului este în stare de repaus față de călătorii aflați pe scaune.

  • c) Un avion este în stare de mișcare față de sol.

  • d) Viteza medie este media aritmetică a vitezelor momentane ale mobilului.

  • e) Un corp este în mișcare rectilinie accelerată.

  • f) Un mobil are o mișcare de rotație când traiectoria sa este un cerc.

  • g) În mișcarea rectilinie uniformă mobilul parcurge distanțe egale în intervale de timp egale.

  • h) Graficul mișcării rectilinii uniforme este o linie dreaptă.

  • i) Când un corp pornește are o mișcarea frânată.

  • j) Când un corp oprește are o mișcarea accelerată.



2) Care dintre următoarele mobile au viteza medie mai mare : primul mobil care a parcurs o distanță de 600 hm în 0,3 h sau al doilea mobil care a parcurs o distanță de 50km în 50 min ?



3) Transformă în SI următoarele viteze :

  • a) v = 5400 dam/h
  • b) v = 300 dm/min


4) Transformă în SI următoarele accelerații :

  • a) a = 240 cm/min2
  • b) a = 7800 km/h2


5) Privește cu atenție următorul grafic :

  • a) Ce fel de mișcare are mobilul ? De ce ?

  • b) Completează tabelul cu datele mișcării mobilului.

  • c) Determină pe grafic timpul la poziția x = 125 km.

  • d) Determină pe grafic poziția la t = 0,75 h.

  • e) Calculează viteza medie a mobilului.

  • f) Scrie legea mișcării acestui mobil.



6) În următorul tabel se dau datele mișcării a două mobile M1 și M2.

  • a) Determină pozițiile mobilului M2, știind legea de mișcare :

    xM2 = 20 + 2 ∙ t

  • b) Realizează graficele mișcării celor două mobile.

    Etaloane:1cm =40 hm, 1cm =10 min.

  • c) Care este poziția celor două mobile la t = 30 min ?

  • d) Determină vitezele medii ale celor două mobile.

  • e) Scrie legea de mișcare pentru mobilul M1.



7) Ce accelerație are o mașină de Formula 1 care la pornire atinge o viteză de 100 km/h în 2 s ?



III.1.10. Model test de autoevaluare - Mișcare și Repaus

Model test de autoevaluare - Mișcare și Repaus

1) În ce stare mecanică este un televizor față de masă.-1p


2) Ce poți spune despre mișcarea unui mobil căruia îi crește viteza și ia o curbă? -1p


3) În tabel sunt trecute datele mișcării mobilului 1.



a) Determină pozițiile mobilului 2 pentru timpii trecuți în tabel, folosind legea de mișcare a acestuia: xM2 =3∙t. -1p

b) Realizează graficele celor două mobile. Folosește ca etaloane: 1cm = 10hm și 1cm = 5min. -1,5p

c) Determină poziția celor două mobile la timpul de 25 min, pe graficele celor două mobile. -0,5p

d) Determină viteza medie a celor două mobile în SI. -1,5p

e) Determină legea de mișcare a mobilului 1. -0,5p


4) O mașină într-un interval de 6 s de la pornire ajunge la 5 m/s. Cât este accelerația medie a ei? -1p

Oficiu -2p



III.2. Inerția. Masa. Densitatea.

III.2.1. Inerția proprietatea generală a corpurilor.

Experiment

1. Inerția unei monede


Materiale necesare:: un pahar, carton subțire, monedă.

Descrierea experimentului:

  • Pune cartonul pe gura paharului.
  • Așază moneda peste carton, astfel încât moneda să fie la mijlocul gurii paharului.
  • Trage brusc de carton.
  • Ce observi ?
Observaţie

Moneda cade în pahar.

Concluzia experimentului: Când tragi de carton schimbi starea de repaus în care se afla moneda. Moneda se opune la această schimbare (dă înapoi) și cade în pahar. Această proprietate pe care o au toate corpurile din natură se numește inerție.

Definiţie

Inerția este proprietatea corpurilor de a se opune schimbării stării de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă în care se aflau.



Experiment

2. Inerția unui ou


Materiale necesare:: o farfurie, un ou fiert și un ou crud (nefiert) de aceeași dimensiune.

Descrierea experimentului:

  • Învârte, pe rând, cele două ouă într-o farfurie.
  • Atinge-le rapid cu mâna și observă ce se întâmplă cu fiecare.
  • Ce observi ?
Observaţie

Oul fiert se oprește repede, iar cel crud (nefiert) continuă să se învârtă.

Concluzia experimentului: Oul crud are inerția mai mare decât cel fiert, deoarece se opune mai mult la schimbarea stării de mișcare în care se afla.



Experiment

3. Inerția autobuzului


Materiale necesare:: două farfurii de dimensiuni diferite.

Descrierea experimentului:

  • Pune farfuria mai mică în cea mai mare, la jumătatea ei.
  • Pornește brusc farfuria mai mare. Ce observi ?
Observaţie

Când pornim brusc farfuria de dedesubt, cea de deasupra se dă înapoi.

  • Oprește brusc farfuria mai mare. Ce observi ?
Observaţie

Când pornim brusc farfuria de dedesubt, cea de deasupra se dă înapoi.

Concluzia experimentului:

Farfuria de deasupra are inerție. Această situație este similară cazului în care suntem în autobuz.

La pornirea autobuzului, noi ne dezechilibrăm în spate, deoarece ne opunem la schimbarea stării de repaus în care ne aflam, adică avem inerție.

La oprirea autobuzului, noi ne dezechilibrăm în față (corpul nostru dorea să își continue mișcarea), deoarece ne opunem la schimbarea stării de mișcare în care ne aflam, adică avem inerție.

important

Inerția unui corp se manifestă doar când asupra lui acționează un alt corp, adică când corpul are o mișcare variată:

  • Accelerează (la pornire)

  • Frânează (la oprire)

  • Schimbarea traiectoriei.

Dacă asupra corpului nu acționează un alt corp, el își va păstra starea de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă.

Aplicarea în viața de zi cu zi a noțiunii de inerție

1. Când suntem în mijloacele de transport în comun, este obligatoriu să ne ținem de bare, pentru a nu cădea

2. În autoturisme, trebuie să purtăm centura de siguranță și scaunele auto pentru copii, deoarece la o oprire bruscă a mașinii, datorită inerției, ne putem lovi de obiectele din fața scaunului (parbriz sau banchetele din față).

3. Pasagerii dintr-un vehicul, în curbă, sunt aruncați spre exterior, datorită inerției, tinzând să-și mențină mișcarea rectilinie.

4. În spațiul cosmic, unde nu există aer și nici gravitație (nicio interacțiune cu alte corpuri), astronauții sunt în stare de imponderabilitate, datorită inerției.

5. Când te afli pe bicicletă pe un drum drept nu trebuie să pedalezi continuu, datorită inerției, bicicleta mai merge singură o porțiune de drum.

6. În sălile de atletism, lângă linia de sosire sunt puse saltele, deoarece atleții, datorită inerției, nu se pot opri brusc după linia de sosire.

7. Praful din haine sau covoare poate fi scos prin scuturare sau batere cu un obiect dur . Când lovim covorul cu bătătorul, praful rămâne în urma covorului, datorită inerției și așa iese din covor.

8. Separarea mierii din fagure se realizează într-un separator manual, care pune în rotație fagurele cu ajutorul unei manivele. Mierea, datorită proprietății de inerție, va tinde să rămână în urma fagurelui fixat într-o sită metalică și astfel, ea se separă de ceara din fagure.

9. Rufele puse în mașina de spălat sunt stoarse în cuva metalică cu găurele, prin rotirea rapidă a cuvei (800- 1400 rotații pe minut). Rufele ude tind să-și păstreze mișcarea rectilinie și uniformă, dar sunt obligate să se rotească datorită cuvei. Apa poate să iasă prin orificiile mici ale cuvei, dar rufele nu.



III.2.2. Masa, măsură a inerţiei. Unităţi de măsură.

Experiment

4. Inerţia bilelor!


Materiale necesare:: două bile de acelaşi diametru, una mai ușoară decât cealaltă, carton.

Descrierea experimentului:

  • Împătureşte cartonul de trei ori şi apoi desfă-l.
  • Așază un capăt al cartonului pe un suport pentru a forma un plan înclinat.
  • Lasă, pe rând, să se rostogolească cele două bile pe planul înclinat și observă care ajunge mai departe de baza planului înclinat.
Observaţie

Bila mai uşoară a parcurs o distanţă mai mică decât bila mai grea.

Concluzia experimentului: Bila mai grea are inerția mai mare decât bila ușoară.

Corpurile se comportă diferit la schimbarea stării de mișcare sau de repaus. Cu cât corpul este mai greu, cu atât și oprirea lui este mai anevoioasă, deci inerția lui se manifestă mai puternic (este mai mare).

Întrucât putem ordona corpurile după inerție, înseamnă că inerția este o proprietate măsurabilă, căreia i s-a asociat o mărime fizică numită masă.

Corpurile care au mase egale, spunem că au aceeași inerţie.

Corpul care are masa mai mare decât altul, are şi inerția mai mare.

Definiţie

Masa unui corp este o mărime fizică care măsoară inerţia corpului.

important

Caracterizarea masei unui corp ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrumente de măsură:

important

Masa unui corp arată și cantitatea de materie conținută de corp. Atenție! În limbajul de zi cu zi, oamenii confundă masa cu greutatea. Deci, nu este corect când spunem că prin cântărire determinăm greutatea corpului. Corect este, prin cântărire determinăm masa corpului.

Problemă model

1) O minge de tenis de câmp și una de baschet se mișcă cu aceeași viteză. Pe care o oprești mai ușor ?

Rezolvare:

Oprim mai ușor mingea de tenis deoarece, ea are masa mai mică decât cea de baschet. Având masa mai mică are și inerția mai mică și se opune mai puțin la schimbarea stării de mișcare în care se afla.

Observaţie

Inerția unui corp depinde atât de masa corpului, cât și de viteza lui.

În problema dată, considerăm că mingile au aceeași viteză. Dar, în realitate oprim mai ușor mingea de baschet, deoarece ea are o viteză mult mai mică (maxim 100 km/h) decât cea de tenis (viteza ei poate ajunge la 250 km/h), având și inerția mai mică.



III.2.3. Măsurarea directă a masei corpurilor. Cântărirea.

Masa unui corp se determină prin cântărire:

  • cu ajutorul balanţei


  • Masa monedelor:

    • 50 bani: 6,1 g

    • 10 bani: 4 g

    • 5 bani: 2,78 g

    • 1 ban: 2,4 g



  • sau cu ajutorul cântarului.

Experiment

5. Cântărirea corpurilor cu balanța și cu cântarul


Materiale necesare: balanță, cântar, corp, mase marcate.

Descrierea experimentului:

  • Așază corpul pe un taler (farfurioara) al balanței.
  • Pe celălalt taler așază cea mai mare masă marcată (100g). Dacă este prea mare și balanța nu s-a echilibrat (acul indicator nu este la 0), înlocuiește-o cu următoarea masă mai mică (50g).
  • Procedezi la fel până balanța este echilibrată (pârghia balanței să fie orizontală și acul indicator la mijlocul scalei gradate, adică la 0).
  • Aduni toate masele marcate așezate pe taler, începând cu cele de ordinul gramelor și apoi cu cele de ordinul miligramelor. Așa obții masa corpului.
Observaţie

Reguli pentru o cântărire corectă cu balanța din laboratorul de fizică:

1) Balanța trebuie așezată pe o suprafață plană, fixă și stabilă.

2) Înainte de cântărire, se verifică dacă balanţa este bine echilibrată (acul indicator să fie în dreptul diviziunii zero).

3) Corpul de cântărit sau masele marcate trebuie să fie așezate în mijlocul talerelor, pentru a se evita dezechilibrarea lor.

  • Pentru a măsura masa unui corp cu un cântar, așază corpul pe cântar și citește indicația acestuia ( digitală sau cu ac indicator și scală gradată).

Concluzia experimentului:

Prin cântărire cu balanţa sau cântarul obţinem masa corpului.



Balanțe realizate de elevii Școlii numărul 40 din București










III.2.4. Densitatea corpurilor, unitate de măsură. Determinarea densităţii.

Experiment

6. Densitatea, o constantă de material


Materiale necesare: cântar, 2 pahare Berzelius, cilindru gradat, apă.

Descrierea experimentului:

  • Măsoară cu cilindrul gradat un anumit volum de apă: V1 = 50cm3.
  • Măsoară cu cântarul masa acestui volum de apă: m1 = 50 g.
  • Măsoară cu cilindrul gradat un alt volum de apă: V2 = 200 cm3.
  • Măsoară cu cântarul masa celui de-al doilea volum de apă: m2 = 200,1 g.
  • Calculează pentru fiecare volum de apă, raportul dintre masa și volumul apei.

Ce observi ?

Observaţie

Observăm că deși masa și volumul apei din pahar se modifică, raportul lor rămâne constant.

Concluzia experimentului:

Definiţie

Densitatea (notată cu litera grecească ρ– „ro”) este mărimea fizică egală cu raportul dintre masa unui corp (m) și volumul său (V).

important

Caracterizarea densității unui corp ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formulă de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:

important

Densitatea este o caracteristică a substanței din care este făcut corpul, fiind o constantă de material. Valorile densităților diferitelor substanțe se citesc din tabele de densități, măsurate la 20°C.


Experiment

7. Determinarea densității unui corp.


Materiale necesare: cântar, un corp (cilindru metalic), cilindru gradat cu apă.

Descrierea experimentului:

  • Măsoară cu cântarul masa corpului: m = 73,3 g.
  • Măsoară cu cilindrul gradat volumul corpului: V = 10 cm3.
  • Calculează raportul dintre masa și volumul corpului.
Observaţie

Raportul dintre masa și volumul corpului reprezintă densitatea corpului.

Concluzia experimentului:


Experiment distractiv

7bis. Stratificarea lichidelor după densitate


Problemă model

1) Cât cântărește un litru de ulei alimentar? Din tabel luăm densitatea uleiului.

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei și le transformăm în SI:


  • Scriem formula densității și scoatem necunoscuta:




III.2.5. Tabel cu densitățile substanțelor



III.3. Interacţiunea.

III.3.1. Interacţiunea. Efectele interacţiunii.

Privește cu atenție imaginea de mai jos.

Corpul este suspendat de un resort. Se observă că:

  • Corpul acționează asupra resortului provocând întinderea lui.
  • Arcul acționează asupra corpului susținându-l, altfel corpul ar cădea.
Definiţie

Interacțiunea este acțiunea reciprocă dintre două corpuri.

Experiment

8. Interacțiuni de la distanță


Materiale necesare: magnet, mașinuță de fier (mașinuță de plastic cu un magnet în interior).

Descrierea experimentului:

  • Apropie capătul magnetului de mașinuță, fără să o atingi. Ce observi ?
  • Apropie celălalt capăt al magnetului de mașinuță, de la distanță. Ce observi ?
Observaţie

Magnetul atrage sau respinge mașinuța de la distanță.

Concluzia experimentului:

Unele corpuri pot să interacționeze de la distanță.

Observaţie

Interacțiunea este o proprietate generală a corpurilor și se poate realiza:

  • prin contactul direct dintre corpuri;

  • de la distanță, prin intermediul câmpurilor (gravitațional, magnetic, electric).

Definiţie

Fenomenele care apar în urma interacțiunii corpurilor se numesc efecte ale interacțiunii.

important

Efectele interacțiunii sunt de două feluri:

A) Efecte dinamice în care se schimbă viteza corpurilor. Ele determină apariția unor accelerații.

Exemple:

  • Pornirea unui corp, când viteza lui crește de la zero.
  • Oprirea unui corp, când viteza lui scade până la zero.
  • Accelerarea unui corp, când viteza lui crește .
  • Frânarea unui corp, când viteza lui scade.
  • Schimbarea direcției de mișcare (traiectoriei).

B) Efecte statice care constau în deformarea corpurilor (schimbarea formei).

Deformarea poate fi:

  • Deformare elastică, când corpul revine la forma iniţială, după încetarea interacţiunii. Exemple:

    • Alungirea unui arc (resort) când îi mărim lungimea (implicit și forma).

    • Comprimarea unui resort când îi micșorăm lungimea.

    • Răsucirea unui burete când îi schimbăm forma.

    • Turtirea unui balon când îi schimbăm forma.

  • Deformare plastică, când corpul nu mai revine la forma iniţială, după încetarea interacţiunii. Exemple:

    • Tăierea corpurilor.

    • Ruperea corpurilor.

    • Spargerea corpurilor etc.



Experiment

9. Efectul dinamic al interacțiunii


Materiale necesare: magnet, mașinuță de plastic cu un magnet în interior.

Descrierea experimentului:

  • Apropie magnetul de mașinuța aflată în repaus. Ce observi ?
Observaţie

Mașinuța pornește.

  • Apropie magnetul de mașinuța aflată în mișcare, astfel încât să o respingă. Ce observi ?
Observaţie

Mașinuța accelerează.

  • Apropie magnetul de mașinuța aflată în mișcare, astfel încât să o atragă. Ce observi ?
Observaţie

Mașinuța frânează și apoi este oprită.

  • Apropie magnetul de mașinuța aflată în mișcare rectilinie, astfel încât să o respingă pe o altă direcție. Ce observi ?
Observaţie

Mașinuța își schimbă traiectoria.

Concluzia experimentului:

Avem efect dinamic când corpul porneşte / opreşte, accelerează / frânează şi când îşi schimbă direcţia de mişcare.



Experiment

10. Efectul static al interacțiunii


Materiale necesare: arc (resort), foarfecă, hârtie, burete, balon, clește, fistic în coajă.

Atenție

Atenție când lucrezi cu obiecte ascuțite!

Descrierea experimentului:

  • Trage de resort într-o parte, astfel încât să îi mărești lungimea și implicit să îl deformezi. Dă drumul resortului. Ce observi ?
Observaţie

Resortul alungit revine la forma inițială.

  • Strânge resortul, astfel încât să îi micșorezi lungimea și implicit să îl deformezi. Dă drumul resortului. Ce observi ?
Observaţie

Resortul comprimat revine la forma inițială.

  • Răsucește un burete, dându-i o formă de fundiță. Dă drumul buretelui. Ce observi ?
Observaţie

Buretele răsucit revine la forma inițială.

  • Turtește cu ambele mâini un balon. Dă drumul balonului. Ce observi ?
Observaţie

Balonul turtit revine la forma inițială.

  • Taie o foaie de hârtie. Ce observi ?
Observaţie

Foaia de hârtie tăiată nu mai revine la forma inițială.

  • Rupe o foaie de hârtie. Ce observi ?
Observaţie

Foaia de hârtie ruptă nu mai revine la forma inițială.

  • Sparge cu un clește coaja unui fistic. Ce observi ?
Observaţie

Coaja fisticului spartă nu mai revine la forma inițială.

Concluzia experimentului:

Deformările în care corpul revine la forma inițială sunt deformări elastice (alungirea / comprimarea unui resort, răsucirea buretelui, turtirea balonului etc.).

Deformările în care corpul nu mai revine la forma inițială sunt deformări plastice ( tăierea, ruperea, spargerea obiectelor etc.).



III.3.2. Forţa, măsură a interacţiunii. Unitate de măsură pentru forță. Dinamometrul.

Experiment

11. Cum măsurăm o interacțiune ?


Materiale necesare: arc (resort), creion.

Descrierea experimentului:

  • Prinde un capăt al unui resort de un vârful unui creion, iar de celălalt capăt trage ușor. Ce observi ?
Observaţie

Resortul se alungește puțin.

  • Trage mai tare de resort. Ce observi ?
Observaţie

Resortul se alungește mult.

Concluzia experimentului:

Alungirea resortului este cu atât mai mare, cu cât tragem mai tare de el.

Efectul interacțiunii este cu atât mai mare, cu cât interacțiunea este mai puternică. Deci putem compara interacțiunile dintre corpuri pe baza efectelor produse de acestea. Astfel s-a introdus o mărime fizică care măsoară interacțiunea corpurilor.

Definiţie

Forța (notată cu F) este o mărime fizică care măsoară interacțiunea corpurilor.

important

Caracterizarea forței ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:



Experiment

12. Construcția dinamometrului şi măsurarea unei forţe


Materiale necesare: dinamometru, corp cu cârlig.

Descrierea experimentului:

  • Observă cu atenție piesele de bază din construcția dinamometrului.
  • Calculează o diviziune câți Newtoni are pe scala gradată.
  • Suspendă corpul de cârligul dinamometrului.
  • Citește cu ce forță acționează corpul asupra resortului dinamometrului
Observaţie

Corpul acționează asupra resortului dinamometrului cu o forță de 0,2 N.

Concluzia experimentului:

F = 0,2 N.

important

1) Dinamometrul seamănă cu un cântar de mână, dar mărimea fizică pe care o măsoară nu este masa în kg, ci forța în Newton (N).

Este adevărat că și cântarul măsoară greutatea corpului suspendat de el, însă la cântar gradațiile sunt transformate în unități de masă ( grame, kilograme).

Piesa principală a dinamometrului este un resort ce se deformează elastic. Mai are o tijă cu cârlig, un ac indicator și o scală gradată în N.




important

2) Forța este o mărime fizică care se caracterizează prin mărime, direcție, sens și punct de aplicație. Ea se reprezintă printr-un segment de dreaptă mărginit de un punct și o săgeată.



III.3.3. Exemple de forţe (greutatea, forţa de frecare, forţa elastică).

III.3.3.1. Greutatea (G)

De ce când lași liber un corp și nu mai este susținut de mâna ta, de o masă, de un suport, el cade pe Pământ?

Înseamnă că între corp și Pământ există o forță de atracție.

Definiţie

Forța de greutate (pe scurt greutate, forță gravitațională, gravitație) este forța cu care Pământul atrage un corp.

important

Forța de greutate (notată cu G) acționează întotdeauna pe direcție verticală (direcția firului cu plumb), cu sensul în jos.

Importanța forței de greutate (Efectele atracției gravitaționale)

1) Ţine corpurile pe Pământ

2) Ţine atmosfera în jurul Pământului

3) Căderea corpurilor pe Pământ

4) Curgerea apelor la vale

5) Când urcăm o pantă, greutatea ne frânează

6) Când coborâm o pantă, greutatea ne accelerează

7) Rotirea planetelor în jurul Soarelui

8) Rotirea Lunii și a sateliților artificiali în jurul Pământului.

Experiment

13. Cum măsurăm accelerația gravitațională a Pământului ?


Materiale necesare: dinamometru, corp cu cârlig și discuri crestate.

Descrierea experimentului:

  • Măsoară cu un dinamometru greutățile mai multor corpuri a căror masă o cunoști.
  • Calculează pentru fiecare corp raportul G/m. Trece datele în următorul tabel:
Observaţie

Raportul G/m are aceeași valoare pentru fiecare corp în parte. Se obține valoarea 10 N/kg.

Concluzia experimentului:

Raportul G/m are aceeași valoare respectiv 10 N/kg.

Definiţie

Raportul dintre greutatea unui corp și masa lui se numește accelerație gravitațională (notată cu g).

La suprafața Pământului, g = 9,8 N/kg ≅ 10 N /kg.

important

Caracterizarea forței de greutate ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formulă de calcul:

unde m = masa corpului(în kg) și

g = accelerația gravitațională a Pământului de 9,8 N/kg.


• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:

Observaţie

Orice planetă sau stea exercită o forță de atracție asupra corpurilor aflate în apropierea lor, deci o forță de greutate.

Exemple de accelerații gravitaționale ale altor corpuri cerești: Soarele are 274,1N/kg, Jupiter are 25,93 N/kg , Luna are 1,62 N/kg.

Deci dacă am călători pe alte planete, acestea ne-ar atrage cu diferite forțe de greutate, dar masa noastră rămâne aceeași, indiferent de planeta vizitată.

Problemă model

1) Cât cântărește un corp cu o greutate de 1N ?

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei:

G = 1 N

g = 9,8 N/kg

m = ?

  • Scriem formula greutății și scoatem necunoscuta :


III.3.3.2. Forța de frecare ( Ff )

Experiment

14. Forța de frecare și felul suprafeței


Materiale necesare: bilă (mingiuță), carton.

Descrierea experimentului:

  • Realizează din carton un plan care să îl înclini pe un suport.
  • Dă drumul la bilă pe planul înclinat care să se continue cu o suprafață mai aspră (covor, mochetă) și măsoară distanța d1 parcursă de aceasta.
  • Dă drumul la bilă pe planul înclinat care să se continue cu o suprafață netedă (gresie, linoleum, parchet) și măsoară distanța d2 parcursă de aceasta. Cum sunt cele două distanțe parcurse de bilă?
Observaţie

d1 < d2

Concluzia experimentului:

Mișcarea bilei pe suprafața mai aspră este mai mult frânată decât pe suprafața netedă și de aceea distanța parcursă de bilă pe covor este mult mai mică decât cea parcursă pe linoleum.

Definiţie

Forța de frecare (Ff) este forța care apare la suprafața de contact dintre două corpuri și se opune mișcării unui corp față de celălalt.

Importanța forței de frecare (Efectele acțiunii forței de frecare)

1) Mersul, pornirea și oprirea corpurilor pe diferite suprafețe

2) Scrisul

3) Ținerea obiectelor în mână

4) Legarea șireturilor și realizarea nodurilor

5) Fixarea cuielor în perete

6) Întorsul paginilor unei cărţi

7) Aprinderea chibritului

8) Cusutul

9) Ajută parașutistul să aterizeze ușor datorită forței de frecare cu aerul atmosferic (forța de rezistență a aerului)

Observaţie

1) Forța de frecare apare din cauza asperităților suprafețelor aflate în contact. Ea depinde de natura suprafețelor aflate în contact și este cu atât mai mare cu cât apăsarea exercitată de corp pe suprafață este mai mare.

Are direcția suprafeței de contact dintre cele două corpuri și sensul opus vitezei corpului.

2) Când un corp se deplasează pe o suprafață, cu viteză constantă ( mișcare rectilinie și uniformă), forța de tracțiune F (care deplasează corpul) este egală, dar de sens opus cu forța de frecare Ff .



III.3.3.3. Forța elastică (Fe)

Un resort alungit sau comprimat este deformat elastic cu o anumită forță, numită forță deformatoare (F). Când încetează acțiunea asupra lui, resortul revine la forma inițială. Înseamnă că asupra resortului acționează o altă forță egală, dar de sens opus, numită forță elastică, întrucât apare numai în deformarea elastică.

Definiţie

Forța elastică (notată Fe) este forța care apare în interiorul unui corp deformat elastic și readuce corpul la forma inițială, fiind egală, dar de sens opus cu forța deformatoare (F).

Importanța forței elastice care apare în corpurile elastice :

1) Aerul are proprietăți elastice, fiind folosit la pneurile roților pentru amortizarea șocurilor sau la diferite obiecte pneumatice (saltele, mingii, baloane etc.)

2) Arcurile (resorturile) sunt folosite pentru:

  • amortizarea șocurilor și vibrațiilor (suspensii de autovehicule);

  • pentru acumulare de energie (arcuri de ceas, rulouri, arcuri de supape);

  • exercitarea unei forţe elastice permanente (cuplaje de siguranţă);

  • reglarea sau limitarea forţelor sau a debitelor (prese, cuplaje de siguranţă, robinete de reglare etc.).

Resorturile se găsesc în construcția multor obiecte :

  • Dinamometre și cântare

  • Pulverizatoare

  • Pixuri

  • Vagoane de tren

  • Ceasuri

  • Suspensia vehiculului

  • Saltea de pat

  • Clip de păr

  • Clanță și broască de ușă

  • Arcuri pentru dulapuri

  • Extensor si flexor fitness

  • Şaua bicicletei sau motocicletei este aşezată pe arcuri, pentru atenuarea zdruncinărilor în timpul mersului

3) Arc cu săgeți sau arbaletă pentru vânătoare.

4) Coardă elastică în bungee jumping


Experiment

15. Cum se determină constanta elastică?


Materiale necesare: dinamometru, disc cu mase marcate, riglă.

Observaţie

Greutatea corpului suspendat este forța deformatoare, egală în modul cu forța elastică ( au aceeași valoare numerică) : |G1 | = |F1 | = |Fe1 |.

Descrierea experimentului:

  • Suspendă dinamometrul pe un suport.

  • Măsoară lungimea inițială a resortului dinamometrului: L0 = 2cm.

  • Suspendă de cârligul dinamometrului un corp și măsoară-i greutatea G1 = Fe1 = 0,12 N.

  • Măsoară lungimea resortului dinamometrului deformat: L1 = 3,2 cm.

  • Calculează alungirea (deformarea) resortului : ΔL1 = L1 - L0 = 1,2 cm.

  • Mai repetă aceleași operații pentru încă cel puțin un corp de masă diferită față de primul. Trece datele experimentale în următorul tabel :

Observaţie

Raportul Fe / ΔL este constant pentru un resort dat.

Concluzia experimentului:

Cu cât greutatea corpului suspendat crește, cu atât crește și alungirea resortului. Deci, forța elastică este direct proporțională cu deformarea resortului.

Definiţie

Constanta elastică a unui resort (k) este egală cu raportul dintre forța elastică (Fe) și deformarea resortului (ΔL).

important

Legea deformării elastice:

Legea deformării elastice ne arată că forța deformatoare (F) este egală în modul cu forța elastică (Fe), fiind direct proporțională cu deformarea resortului (ΔL). Fiecare resort are o anumită constantă elastică (k), care se determină experimental.

Problemă model

1) Un resort are lungimea inițială de 6cm și când este deformat are 10 cm. Știind că resortul are 40 N /m, determină:

a) Forța deformatoare.

b) Forța elastică.

c) Ce fel de deformare elastică suferă resortul ?

d) Reprezintă cele două forțe ce acționează asupra resortului .

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei și le transformăm în SI:


a) Scriem legea deformării elastice: |F| = |Fe| = k ∙ ΔL



b) Forța elastică (Fe) este egală în modul cu forța deformatoare (F).

|Fe| = |F| = 1,6 N.


c) Resortul este alungit, deoarece lungimea lui creşte când este deformat.


d) Forța deformatoare (F) o desenăm un segment cu săgeată orientat spre dreapta, deoarece ea alungeşte resortul.

Forța elastică (Fe) o desenăm un segment cu săgeată orientat în sens opus forței deformatoare (spre stânga), deoarece ea readuce la forma inițială resortul.


Problemă model

2) Un resort are lungimea inițială de 8 cm, iar deformat are lungimea de 3 cm. Știind forța elastică de 400 N, se cere :

a) Constanta elastică a resortului.

b) Tipul deformării.

c) Reprezentarea forței deformatoare și a forței elastice folosind ca etalon

1 cm = 200 N.

Rezolvare

  • Scriem datele problemei:

l1 = 8 cm

l2 = 3 cm

Fe = 400 N

a) Scriem legea deformării elastice, calculăm deformarea Δl și scoatem necunoscuta k:

b) Tipul deformării: comprimare, deoarece l2 < l1.

c) 1 cm = 200 N

400 : 200 = 2cm au segmentele celor două forțe, egale în modul dar de sens opus.



Problemă model

3) Un resort este deformat cu 5 dm de o forță de 3000 N.

a) Cât este forța care deformează același resort cu 900 mm ?

b) Reprezintă graficul deformării în funcție de forța deformatoare, folosind ca etaloane :

  • pentru axa forței 1cm = 1000 N și
  • pentru axa deformării 1cm = 0,1 m.

Rezolvare

  • Scriem datele problemei și le transformăm în SI:

a) Scriem legea deformării elastice pentru prima forță deformatoare și scoatem necunoscuta k:

Scriem legea deformării elastice pentru a doua forță deformatoare și scoatem necunoscuta F2:

b)





III.4. Sinteză recapitulativă - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

important

Inerția este proprietatea corpurilor de a se opune schimbării stării de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă în care se aflau.

Inerția unui corp se manifestă doar când asupra lui acționează un alt corp, adică când corpul are o mișcare variată:

  • Accelerează (la pornire)

  • Frânează (la oprire)

  • Schimbarea traiectoriei.

Dacă asupra corpului nu acționează un alt corp, el își va păstra starea de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă.



Masa unui corp este o mărime fizică care măsoară inerţia corpului.

Caracterizarea masei unui corp ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrumente de măsură:



Observaţie:

Masa unui corp arată și cantitatea de materie conținută de corp. Atenție! În limbajul de zi cu zi, oamenii confundă masa cu greutatea. Deci, nu este corect când spunem că prin cântărire determinăm greutatea corpului. Corect este, prin cântărire determinăm masa corpului.

Inerția unui corp depinde atât de masa corpului, cât și de viteza lui.

Masa unui corp se determină prin cântărire:

  • cu ajutorul balanţei
  • sau cu ajutorul cântarului.


Densitatea (notată cu litera grecească ρ– „ro”) este mărimea fizică egală cu raportul dintre masa unui corp (m) și volumul său (V).

Caracterizarea densității unui corp ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formulă de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:




Observaţie:

Densitatea este o caracteristică a substanței din care este făcut corpul, fiind o constantă de material. Valorile densităților diferitelor substanțe se citesc din tabele de densități, măsurate la 20°C.

De exemplu:

  • Aerul are densitatea de 1,29 kg/m3.

  • Apa are densitatea de 1.000 kg/m3.

  • Aluminiu are densitatea de 2.700 kg/m3.

  • Mercurul (singurul metal lichid) are densitatea de 13.550 kg/m3.

  • Platina are densitatea de 21.460 kg/m3.

  • Osmiu are cea mai mare densitate de 22.610 kg/m3.



Interacțiunea este acțiunea reciprocă dintre două corpuri.

Observaţie:

Interacțiunea este o proprietate generală a corpurilor și se poate realiza:

  • prin contactul direct dintre corpuri;

  • de la distanță, prin intermediul câmpurilor (gravitațional, magnetic, electric).

Fenomenele care apar în urma interacțiunii corpurilor se numesc efecte ale interacțiunii.


Efectele interacțiunii sunt de două feluri:

A) Efecte dinamice în care se schimbă viteza corpurilor.

Exemple:

  • Pornirea unui corp, când viteza lui crește de la zero.
  • Oprirea unui corp, când viteza lui scade până la zero.
  • Accelerarea unui corp, când viteza lui crește .
  • Frânarea unui corp, când viteza lui scade.
  • Schimbarea direcției de mișcare (traiectoriei).

B) Efecte statice care constau în deformarea corpurilor (schimbarea formei).

Deformarea poate fi:

  • Deformare elastică, când corpul revine la forma iniţială, după încetarea interacţiunii.

Exemple:

  • Alungirea unui arc (resort) când îi mărim lungimea (implicit și forma).
  • Comprimarea unui resort când îi micșorăm lungimea.
  • Răsucirea unui burete când îi schimbăm forma.
  • Turtirea unui balon când îi schimbăm forma.
  • Deformare plastică, când corpul nu mai revine la forma iniţială, după încetarea interacţiunii.

Exemple:

  • Tăierea corpurilor.
  • Ruperea corpurilor.
  • Spargerea corpurilor etc.


Forţa, măsură a interacţiunii. Unitate de măsură pentru forță.Dinamometrul.

Forța (notată cu F) este o mărime fizică care măsoară interacțiunea corpurilor.

Caracterizarea forței ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formula de calcul:



• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:

Forța este o mărime fizică care se caracterizează prin mărime, direcție, sens și punct de aplicație. Ea se reprezintă printr-un segment de dreaptă mărginit de un punct și o săgeată.



Exemple de forţe (greutatea, forţa de frecare, forţa elastică).

1. Greutatea (G)

Forța de greutate (pe scurt greutate, forță gravitațională, gravitație) este forța cu care Pământul atrage un corp.

Forța de greutate (notată cu G) acționează întotdeauna pe direcție verticală direcția firului cu plumb), cu sensul în jos.

Importanța forței de greutate

a) Ţine corpurile pe Pământ

b) Ţine atmosfera în jurul Pământului

c) Căderea corpurilor pe Pământ

d) Curgerea apelor la vale

e) Când urcăm o pantă, greutatea ne frânează

f) Când coborâm o pantă, greutatea ne accelerează

g) Rotirea planetelor în jurul Soarelui

h) Rotirea Lunii în jurul Pământului.


Raportul dintre greutatea unui corp și masa lui se numește accelerație gravitațională (notată cu g).

La suprafața Pământului, g = 9,8 N/kg ≅ 10 N /kg.

Caracterizarea forței de greutate ca mărime fizică:

• Simbol:



• Formulă de calcul:

unde m = masa corpului(în kg) și

g = accelerația gravitațională a Pământului de 9,8 N/kg.


• Unitatea de măsură în Sistemul Internațional:



• Instrument de măsură:




2. Forța de frecare (Ff)

Forța de frecare (Ff) este forța care apare la suprafața de contact dintre două corpuri și se opune mișcării unui corp față de celălalt.

Importanța forței de frecare

a) Mersul, pornirea și oprirea corpurilor pe diferite suprafețe

b) Scrisul

c) Ținerea obiectelor în mână

d) Legarea șireturilor și realizarea nodurilor

e) Fixarea cuielor în perete

f) Întorsul paginilor unei cărţi

g) Aprinderea chibritului

h) Cusutul

i) Ajută parașutistul să aterizeze ușor datorită forței de frecare cu aerul atmosferic (forța de rezistență a aerului)

Observaţie:

A) Forța de frecare apare din cauza asperităților suprafețelor aflate în contact. Ea depinde de natura suprafețelor aflate în contact și este cu atât mai mare cu cât apăsarea exercitată de corp pe suprafață este mai mare.

B) Are direcția suprafeței de contact dintre cele două corpuri și sensul opus vitezei corpului.

C) Când un corp se deplasează pe o suprafață, cu viteză constantă ( mișcare rectilinie și uniformă), forța de tracțiune F (care deplasează corpul) este egală, dar de sens opus cu forța de frecare Ff .




3. Forța elastică (Fe)

Un resort alungit sau comprimat este deformat elastic, cu o anumită forță, numită forță deformatoare (F). Când încetează acțiunea asupra lui, resortul revine la forma inițială. Înseamnă că, asupra resortului acționează o altă forță, egală, dar de sens opus , numită forță elastică, întrucât apare numai în deformarea elastică.

Forța elastică (notată Fe) este forța care apare în interiorul unui corp deformat elastic și readuce corpul la forma inițială, fiind egală, dar de sens opus cu forța deformatoare (F).

Importanța forței elastice care apare în corpurile elastice :

1) Aerul are proprietăți elastice, fiind folosit la pneurile roților pentru amortizarea șocurilor sau la diferite obiecte pneumatice (saltele, mingii, baloane etc.)

2) Arcurile (resorturile) sunt folosite pentru:

  • amortizarea șocurilor și vibrațiilor (suspensii de autovehicule);

  • pentru acumulare de energie (arcuri de ceas, rulouri, arcuri de supape);

  • exercitarea unei forţe elastice permanente (cuplaje de siguranţă);

  • reglarea sau limitarea forţelor sau a debitelor (prese, cuplaje de siguranţă, robinete de reglare etc.).

Resorturile se găsesc în construcția multor obiecte :

  • Dinamometre și cântare

  • Pulverizatoare

  • Pixuri

  • Vagoane de tren

  • Ceasuri

  • Suspensia vehiculului

  • Saltea de pat

  • Clip de păr

  • Clanță și broască de ușă

  • Arcuri pentru dulapuri

  • Extensor si flexor fitness

  • Şaua bicicletei sau motocicletei este aşezată pe arcuri, pentru atenuarea zdruncinărilor în timpul mersului

c) Arc cu săgeți sau arbaletă pentru vânătoare.

d) Coardă elastică în bungee jumping



Legea deformării elastice:

Legea deformării elastice ne arată că forța deformatoare (F) este egală în modul cu forța elastică (Fe), fiind direct proporțională cu deformarea resortului (Δl).

Constanta elastică a unui resort (k) este egală cu raportul dintre forța elastică (Fe) și deformarea resortului (Δl). Fiecare resort are o anumită constantă elastică (k), care se determină experimental.



III.5. Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

1) O bilă de sticlă de 10 g are densitatea 2,5 g/cm3.

Se cere:

a) Greutatea bilei.

b) Volumul bilei în SI.

Rezolvare:

  • Scriem datele problemei și le transformăm în SI:


a) Scriem formula greutății și înlocuim datele problemei:

G = masă ∙ accelerație gravitațională = m ∙ g = 0,01 ∙ 10 = 0,1 N

b) Scriem formula densității și scoatem necunoscuta, volumul:



Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

2) Uleiul dintr-o olivieră are greutatea de 10 N și densitatea 0,8 kg/L.

Se cere:

a) Cantitatea de ulei.

b) Încape acest ulei din olivieră într-o sticlă de 1 L ?

c) Volumul uleiului în SI.

  • Scriem datele problemei:

G = 10 N

ρ = 0,8 kg/L

a) Scriem formula greutății și scoatem necunoscuta, m:



b) Scriem formula densității și scoatem necunoscuta, volumul, V în litri :



Deci, volumul de 1,2 L de ulei din olivieră nu încape într-o sticlă de 1 L (este prea mare și se revarsă).



Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

3) Să se transforme următoarele densități în SI:



Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

4) Ștefania are trei lichide în cantități egale, pe care le-a turnat cu grijă într-un pahar astfel încât să nu se amestece și să formeze trei straturi distincte. Pentru a afla ordinea de turnare a celor trei lichide a studiat tabelul cu densități (la temperatura camerei) și a aflat densitățile celor trei lichide:

  • Ulei de măsline: 0,91 g/cm3

  • Glicerină: 1,26 g/cm3

  • Apă: 1 g/cm3

Se cere:

Care este ordinea în care Ștefania a turnat cele trei lichide în pahar pentru a se forma trei straturi separate? Explică această ordine.

Probleme model recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

5) Pe talerele unei balanțe, Marius a pus câte un cub cu latură de 1 cm, astfel : pe cel din stânga a pus un cub din lemn de stejar cu densitatea de 0,7 g/cm3, iar pe cel din dreapta a pus un cub de oțel cu densitatea de 7,7 g/cm3.

Se cere:

a) În ce partea se mișcă acul indicator?

b) Ce masă marcată și pe care taler trebuie adăugată pentru a echilibra balanța?

c) Dar dacă cuburile au fiecare latura de 2 cm, ce masă marcată trebuie adăugată?

Rezolvare:

a) Acul indicator se mișcă în partea stângă, deoarece la același volum, cubul cu densitate mai mare are și masa mai mare.

b) Pentru a afla ce masă marcată trebuie adăugată aflăm masele celor două cuburi și apoi diferența lor:

Masa oțelului este cu 7 g mai mare decât masa lemnului.

Deci trebuie adăugată o masă marcată de 7 g pe talerul din stânga (al lemnului) pentru a echilibra balanța.

c) Pentru a afla ce masă marcată trebuie adăugată aflăm masele celor două cuburi și apoi diferența lor:

Masa oțelului este cu 56 g mai mare decât masa lemnului, când latura cubului este de 2 cm.

Deci trebuie adăugată o masă marcată de 56 g pe talerul din stânga (al lemnului) pentru a echilibra balanța.



III.6. Exerciții recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

Exerciții recapitulative - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

1) Completează următoarele afirmații:

a) Forța de frecare este forța care apare la suprafața de……………….dintre două corpuri în mișcare unul față de celălalt și care se …………..mișcării unui corp față de celălalt.

b) Forța de greutate este forța cu care ………………………………………un corp.

c) Forța elastică este forța care apare în interiorul unui corp…………….., având rolul de a readuce corpul la ……………………………………..și care este egală, dar de sens opus cu forța…………………………

d) Efectul dinamic al interacțiunii constă în schimbarea……………….unui corp în urma interacțiunii sale cu un alt corp.

e) Efectul static al interacțiunii constă în ……………………..unui corp în urma interacțiunii cu un alt corp.


2) Dă două exemple:

a) De deformări plastice.

b) De deformări elastice.

c) Care arată importanța forței de frecare.

d) Care arată importanța forței de greutate.

e) Care arată importanța forței elastice.


3) Indică instrumentul de măsură pentru:

a) Densitate.

b) Masă.

c) Greutate.

d) Forța de frecare.


4) Indică unitatea de măsură în SI pentru:

a) Forța de frecare.

b) Densitate.

c) Masă.

d) Greutate.


5) Indică pe desen componentele principale ale balanței:




6) Identifică interacțiunile din următoarele afirmații și efectele lor:

a) Tragerea unui elastic cu ambele mâini.

b) Vâsla unei bărci și apă.

c) O minge sparge un geam.

d) Un copil stă pe un fotoliu.

e) Fotbalistul lovește cu piciorul o minge.

f) Vântul suflă în pânza unui windSurf.

g) Arcașul trage cu arcul o săgeată.

h) O mașină se izbește de un pom.

i) Un om sare cu coarda elastică (bungee jumping).

j) O crosă lovește o minge de golf.

k) Un copil sare pe o trambulină.

l) Tacul lovește o bilă de biliard.


7) Ce greutate are un corp ce cântărește 40 g ?


8) Cât cântărește un corp cu greutatea de 300 N ?


9) Ce masă are un corp de plumb de 100 mm3, știind densitatea plumbului de 11,3 g/cm3 ?


10) Ce volum are 200 g de alcool care are densitatea de 0,78 g/cm3 ?


11) Ce greutate are 2 L de mercur cu densitatea de 13,55 kg/L?


12) Greutatea mierii dintr-un borcan este de 28 N. Știind că mierea are densitatea de 1,4 g/cm3, determină volumul acesteia.


13) Ce se întâmplă cu tine când ești într-un autobuz care oprește brusc ? De ce ?


14) De ce un atlet care aleargă pe pista de 100 m, după linia de sosire nu se poate opri brusc ? De ce ?


15) Care sanie se oprește mai ușor la baza derdelușului, una pe care stă un copil de 20 kg sau alta pe care stă un copil de 40 kg ? De ce ?


16) Dintre doi atleți, unul de 60 kg și unul de 50 kg, care se oprește mai aproape de linia de sosire ? De ce ?


17) Un resort are lungimea inițială de 4 cm, iar când este deformat are lungimea de 7 cm.

a) Ce fel de deformare elastică suferă acest resort ?

b) Cât este forța elastică care apare în resort ?

c) Reprezintă pe resortul din imagine forța deformatoare și forța elastică.




18) Transformă în SI următoarele densități:

a) 0,978 g/cm3

b) 21,46 kg/L

c) 0,0025 g/mm3.


19) Identifică interacțiunile din următoarele afirmații și efectele lor:

a) Un copil decupează din carton o figurină.

b) Dora întinde un elastic.

c) Mașina accelerează după semafor.

d) Tramvaiul face o curbă la dreapta.



III.7. Test de autoevaluare - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

Test de autoevaluare - Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe.

1) Care minge o oprim mai ușor, una de tenis sau una de baschet, când au aceeași viteză ? De ce ?-1p


2) Dă două exemple care să arate importanța greutății / forței de frecare / forței elastice.-1p


3) Indică unitățile de măsură în SI pentru: greutate, forța de frecare, masă și densitate. -1p


4) Completează următoarele afirmații: -1p

a) Forța elastică este forța care readuce corpul elastic la …………………...…..

b) Forța de greutate este forța cu care ………………………………………un corp.

c) Forța de frecare este forța care apare la suprafața de ……………… dintre două corpuri în mișcare.

d) Forța de frecare se…………………….mișcării unui corp față de celălalt corp.


5) Identifică interacțiunile din următoarele afirmații și efectele lor :-1p

a) Un copil lovește cu racheta o minge de tenis.

b) De un resort se suspendă un corp.

c) Un vânt puternic a rupt crengile unui copac.

d) La un semafor mașina frânează.


6) Un corp de aluminiu are greutatea de 5 N și densitatea de 2,7 g/cm3. Se cere:

a) Cât cântărește corpul? - 1p

b) Volumul corpului în SI. -2p

Din oficiu 2p.