III.6. Inerția. Masa. Densitatea.

III.6.1. Inerția proprietatea generală a corpurilor.
III.6.2. Masa, măsură a inerţiei.
III.6.3. Măsurarea directă a masei prin cântărire.
III.6.4. Densitatea corpurilor. Determinarea densităţii.
III.6.5. Tabel cu densitățile substanțelor

III.6.1. Inerția proprietatea generală a corpurilor.

👀 Experiment: 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 ?
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.

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

👀 Experiment: 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 ?
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: 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 ?
Când pornim brusc farfuria de dedesubt, cea de deasupra se dă înapoi.
Oprește brusc farfuria mai mare.
Ce observi ?
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.

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 perforată (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.6.2. Masa, măsură a inerţiei.

👀 Experiment: 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.
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.

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

Characterization of the mass of a body as a physical parameter::

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 rezolvată

1. O minge de tenis de câmp și una de baschet se deplasează 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.

🔦 Observație

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.6.3. Măsurarea directă a masei prin cântărire.

Masa unui corp se determină prin cântărire:

A. Cu ajutorul balanţei

Masa monedelor:
50 de bani: 6,1 g
10 bani: 4 g
5 bani: 2,78 g
1 ban: 2,4 g

B. Cu ajutorul cântarului.

👀 Experiment: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 (100 g). Dacă este prea mare și balanța nu s-a echilibrat (acul indicator nu este la 0), înlocuiește-o cu următoarea masă mai mică (50 g).
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.

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.

👀 Experiment: Construiește o balanță dintr-un umeraș!

Balanțe realizate de elevii Școlii numărul 40 din București

III.6.4. Densitatea corpurilor. Determinarea densităţii.

👀 Experiment: 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 = 50 cm³.
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 ?
Observăm că deși masa și volumul apei din pahar se modifică, raportul lor rămâne constant.

Concluzia experimentului:

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

Characterization of density as physical parameter:

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: 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.
Raportul dintre masa și volumul corpului reprezintă densitatea corpului.

Concluzia experimentului: