I.1.1. Mărimi fizice și unități de măsură

📚

O mărime fizică este o proprietate a unui obiect, a unei stări sau a unui proces dintr-un sistem fizic care poate fi observată și măsurată.

De exemplu :

• Întinderii spaţiale pe o singură direcţie i s-a asociat mărimea fizică numită lungime.

• Întinderii spaţiale pe două direcții i s-a asociat mărimea fizică numită arie.

• Întinderii spaţiale pe toate cele trei direcții (sau locul ocupat de corp în spațiu) i s-a asociat mărimea fizică numită volum.

• Intervalul de timp al unui eveniment arată o durată.

• Intensitatea interacţiunii dintre două corpuri se măsoară prin forţă.

🔦 Observație

Măsurarea unei mărimi fizice implică compararea cantitativă a acesteia cu unitatea de măsură (numită și etalon) aleasă. Ea se face cu ajutorul unui instrument de măsură adecvat. Mărimea fizică şi unitatea de măsură corespunzătoare acesteia măsoară aceeaşi proprietate. De exemplu, metrul este o lungime, secunda este un interval de timp etc.

📚

Rezultatul măsurătorii unei mărimi fizice se dă sub următoarea formă:
MĂRIME FIZICĂ (SIMBOL) = VALOARE NUMERICĂ ∙ UNITATE DE MĂSURĂ(SIMBOL)

📚

Stabilirea unităților de măsură se face prin convenții internaționale.

La nivel internațional s-a convenit să existe un sistem unic de mărimi și unități de măsură, numit Sistemul Internațional de mărimi și unități (abrevierea fiind SI). Acesta se aplică în România din 1960.

📚

Mărimile fizice se clasifică după mai multe criterii:

A) După modul de măsurare avem:

• Mărimi directe, care se măsoară direct cu un instrument de măsură (de exemplu, lungimea cu șublerul, timpul cu cronometrul).
• Mărimi indirecte, care se calculează cu ajutorul unei formule pe baza altor mărimi (de exemplu, aria, viteza etc.).

B) După modul de definire avem:

• Mărimi fundamentale, care sunt mărimi stabilite în mod convențional ca fiind independente unele de altele. Ele nu se definesc prin intermediul altor mărimi fizice și servesc ca bază pentru întregul sistem de măsurare. Există exact șapte mărimi fundamentale în fizică: lungimea (măsurată în metri-m), masa (măsurată în kilogram-kg), timpul (măsurat în secunde-s), intensitatea curentului electric (măsurată în amperi-A), temperatura (măsurată în kelvin-K), cantitatea de substanță (măsurată în moli-moli) și intensitatea luminoasă (măsurată în candela -cd).
• Mărimi derivate, care sunt mărimi ale căror definiții și unități de măsură se deduc direct din mărimile fundamentale, prin formule și relații matematice (de exemplu, arie, viteză, forță, densitate etc.). Unitățile de măsură a mărimilor derivate se stabilesc cu ajutorul formulelor de definiție).

C) După orientarea în spațiu avem:

• Mărimi scalare, care au doar valoare numerică și unitate de măsură (de exemplu, masa, timpul, temperatura, volumul etc.).
• Mărimi vectoriale, care au valoare numerică, unitate de măsură și o orientare specifică – direcție, sens și punct de aplicație (de exemplu, forța, viteza, accelerația etc.).

📚

Mărimea fizică scalară (pe scurt, scalar) este mărimea care se caracterizează complet prin:
- Valoare numerică
- Unitate de măsură.

Marea majoritate a mărimilor fizice sunt scalare: lungimea, aria, volumul, timpul, masa, densitatea, temperatura, intensitatea curentului electric, tensiunea electrică etc.

Ele se pot aduna ca orice numere.

📚

Mărimea fizică vectorială (pe scurt, vector) este mărimea care se caracterizează complet prin:
- Valoare numerică (modul)
- Unitate de măsură
- Orientare (direcție și sens).

📚

Pentru a diferenția un scalar de un vector, mărimii vectoriale i se pune deasupra simbolului, o săgetuță.

Mărimile vectoriale studiate în gimnaziu sunt:

📋 Fișă de lucru - Scalari vs. vectori

Fișă de lucru:
Nume elev:_____________________
Data:_______________

Partea I: Test Grilă (Alege un singur răspuns corect)

1. Care dintre următoarele mărimi fizice este un scalar?
a) Forța
b) Viteza
c) Masa
d) Deplasarea

2. Ce informație suplimentară are un vector față de un scalar?
a) O unitate de măsură
b) O valoare numerică mai mare
c) O direcție și un sens
d) O formulă chimică

3. Pe caiet sau pe tablă, mărimile vectoriale sunt reprezentate grafic sub formă de:
a) Cercuri
b) Săgeți
c) Linii punctate
d) Pătrate

4. Un vânt puternic suflă dinspre Câmpia Română către Munții Carpați (de la Sud la Nord) cu 50 km/h. Ce fel de mărime fizică este această viteză a vântului?
a) Mărime scalară
b) Mărime vectorială
c) Mărime fundamentală
d) Mărime fixă

5. Termometrul din clasă arată 22°C. Temperatura este o mărime:
a) Vectorială, pentru că gradele pot să crească sau să scadă
b) Fundamentală și vectorială
c) Scalară, deoarece este complet definită de valoare și unitate
d) Care nu se poate măsura

Partea a II-a: Pune o bifă în căsuța potrivită pentru fiecare mărime fizică:

Partea a III-a: Răspunde la următoarele întrebări cu scurte explicații:

• Întrebarea 1: "Dacă vă spun că afară sunt 20 de grade Celsius, aveți toate informațiile?"

• Întrebarea 2: "Dacă vă spun să mergeți 5 metri ca să găsiți o comoară, știți unde să mergeți?"

• Întrebarea 3: "Dacă un om face 3 pași în față și apoi 3 pași în spate. Cât a mers în total? Ce mărime este și de care fel?"

• Întrebarea 4: "Față de locul de pornire, unde se află acum omul de la întrebarea 3? Ce mărime este și de care fel?"

Barem de autocorectare cu punctaj

Barem de autocorectare cu punctaj (din oficiu 1p):

Partea I:

1. c -0,5 p
2. c -0,5 p
3. b -0,5 p
4. b -0,5 p
5. c -0,5 p

Partea a II-a:

• Scalar: Masa, Volumul, Densitatea -1,5 p
• Vector: Forța de greutate, Viteza -1 p

Partea a III-a:

• Întrebarea 1: Răspunsul este DA. Temperatura este complet definită de un număr, fiind o mărime scalară. -1 p
• Întrebarea 2: Răspunsul este NU, deoarece nu știm direcția și sensul. -1 p
• Întrebarea 3: Răspunsul este 6 pași. Aceasta este distanța (scalar). -1 p
• Întrebarea 4: Răspunsul este: tot acolo (0 pași). Aceasta este deplasarea (vector), pentru că pașii în față s-au anulat cu pașii în spate. -1 p