Category Archives: Ne place fizica

Rezolvarea unei probleme de fizica

Acum voi arata aici care sunt etapele importante pe care trebuie sa le respecte cineva care invata fizica, in  timpul in care isi propune sa rezolve o problema. Si ordinea este importanta. Asa deci:

1. citirea cu atentie a textului problemei. Daca nu stii sa prezinti textul dupa ce l-ai citit, adica sa recunosti fenomenul, datele si cerintele=necunoscutele  atunci il citesti inca si inca o data.

2. daca ai reusit la 1. – suta la suta –  poti trece la extragerea datelor si cerintelor problemei. asta presupune sa fi recunoscut in text fenomenul, datele si cerintele. aceste trei lucruri sunt esentiale.

3. datele  se extrag pe o coloana, una sub alta si exprimate in unitatile de masura din text. la sfarsit se trec cerintele, adica marimile fizice care trebuie calculate in contextul problemei.

4. acum se transforma, marimile fizice date,  in Sistemul International. adica, km in metri, tone in kg , etc. pana aici,  aceste prime patru puncte nu ar trebui sa ne ia mai mult de unu sau doua minute, in functie delungimea si complexitatea textului problemei  (fiindca la examene concuram si cu timpul acordat  rezolvarii unui numar de probleme ).

5. daca am recunoscut fenomenul incep sa scriu acele formule, ecuatii sau relatii care se refera la fenomenul prezentat de text dar si care leaga datele problemei cu marimile necunoscute.

6. daca este o problema de mecanica sau optica se efectueaza desenul care ajuta la punerea in ecuatii a problemei. posibil ca una din ecuatii sa fie extrasa din desen,  deci o relatie matematica, din geometria desenului.

7. punerea in ecuatie a problemei am facut-o la punctul 5. acum ma uit sa vad daca sistemul de ecuatii este compatipil, adica numarul ecuatiilor sa fie egal cu numarul necunoscutelor problemei.

8. rezolvarea sistemului de ecuatii, prin substitutie, reducere sau alte metode matematice .

9. obtinerea expresiei matematice, in simboluri, a unei necunoscute, inlocuirea valorilor numerice ale datelor exprimate neaparat in SI si calcularea valorii numerice a primei necunoscute din problema.

10. ne intoarcem in substitutie, adica in acea expresie in care am exprimat o necunoscuta prin intermediul celeilalte si inlocuiesc valorile numerice ale datelor,  dar si a necunoscutei tocmai aflate mai inainte si se calculeaza astfel valoarea numerica a   celeilalte necunoscute.

11. daca sunt mai multe necunoscute decat doua inseamna ca avem mai mult de o substitutie, deci folosim si cealalta substitutie, inlocuim valorile aflate precedent si calculam rezultatul.

Observatii:

*  nu este indicat sa avem de rezolvat o problema a carui text este scris prin dictare in caiet,  fiindca este posibil sa lipseasca o data, un cuvant important sau sa nu se inteleaga textul. astfel,  problemele de fizica se rezolva din carti tiparite(manuale si culegeri de probleme).

* verificam  rezultatele necunoscutelor in litere (simboluri)   dimensional, adica daca in stanga semnului egal este metru, in dreapta semnului  egal,  inlocuind dimensiunile marimilor care intervin,  tot metru trebuie sa rezulte.

* rezultatele numerice pot sa ne dea  de inteles daca nu sunt corecte atunci cand ele sunt de cu totul alt ordin de marime. adica, daca vitezele din date sunt de ordinul zecilor de metri/secunda atunci si rezultatul celei de a treia viteze tot acest ordin de marime  ar trebui sa aibe (in afara de cazul cand sunt doua autoturisme si un pieton ).

* la unele  probleme se extrage o ecuatie, in sistemul de ecuatii necesar rezolvarii, din desen (s1+s2= d de exemplu), din geometria desenului .

*   rezolvarea se face literal,  adica nu se lucreaza in ecuatii cu valorile numerice ale datelor. abia dupa ce am aflat expresia primei necunoscute, in litere, abia apoi inlocuim numeric.

Fizica- lecţia nr 6 : Mărimi fizice şi unităţi de măsură

Marimea fizica este notiunea care  exprima o  proprietate a unui sistem fizic. De exemplu viteza unui corp exprima rapiditatea miscarii, temperatura unui corp exprima gradul de agitatie a moleculelor lui, inductia magnetica exprima forta cu care actioneaza campul magnetic asupra curentului electric,  iar lungimea de unda exprima distanta dintre doua puncte, din mediul in care se propaga unda, care oscileaza in concordanta de faza. Si asa mai departe.  Observam ca sistemul fizic este fie un corp, fie un camp fizic. Incercati sa eprimati pentru toate marimile fizice,  pe care le intalniti,  semnificatia fiecareia.

 Prima clasificare a marimilor fizice este aceasta: a) marimi fizice fundamentale in SI; b) marimi fizice derivate; c) marimi fizice suplimentare.

Marimile fundamentale sunt alese arbitrar din toate partile fizicii, unitatile lor de masura in SI sunt definite pe baza unor fenomene fizice reproductibile si ele stau la baza definirii celorlalte marimi, adica a celor derivate . Marimile suplimentare sunt cele doua marimi geometrice si anume unghiul plan cu unitatea radianul  si unghiul solid cu unitatea steradianul, necesare in optica geometrica, dar si in mecanica (miscare pe panta, frecarea, etc )

Alta clasificare se face in functie de componenţa unei marimi fizice si anume:   a) marimi scalare si b) marimi vectoriale . O marime vectoriala se caracterizeaza complet prin valoare numerica, prin unitate de masura si prin orientare (directie, sens). O marime scalara se caracterizeaza complet doar prin valoare numerica si unitate de masura.

In continuare voi arata care sunt marimile  fizice si unitatile de masura in SI (sistemul international de marimi si unitati) .

 Marimi  si unitati fundamentale in SI

1. LUNGIMEA( l) ; unitatea – metru (m) ; definitia metrului : Definitia actuala:
Metrul este distanţa parcursă de lumină în vid în 1/299 792 458 dintr-o secundă.

Definitie 1976:
METRUL este lungimea egală cu 1650 763,73 lungimi de undă în vid, ale radiaţiei care corespunde tranziţiei atomului de kripton 86 între nivelurile sale 2p10 şi 5d5

2. MASA (m)  ; unitatea – kilogram (Kg) ; definitia kilogramului : Kilogramul este masa “kilogramului prototip international” adoptat ca unitate de masura a masei, de Conferinta Generala de Masuri si Greutati din 1889

3. TIMPUL (t) ; unitatea – secunda (s) ; definitia secundei : Secunda este durata a 9 192 631 770 perioade ale radiației care corespunde tranziției între două nivele de energie hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu 133 la temperatura de 0 K.

4. INTENSITATEA CURENTULUI ELECTRIC (I);  unitatea – amper (A);  definitia amperului : Amperul este intensitatea unui curent electric constant, care mentinut in doua conductoare paralele rectilinii, de lungime infinita si de sectiune neglijabila, asezate in vid, la o distanta de 1m unul de altul, ar produce intre aceste doua conductoare o forta de 2*10-7 N pe o lungime de 1m.

5.  Temperatura  termodinamica (T) ; unitatea –  kelvin  (K); definitia  unitatii de temperatura : Kelvinul, unitate de temperatură termodinamică, este fracțiunea 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.

6. Cantitatea  de  substanta (niu); unitatea – mol (mol) ; definitia : Molul este cantitatea de substanță a unui sistem care conține atâtea entități elementare câți atomi există în 0,012 kilograme de carbon C-12 (12C). De câte ori se întrebuințează molul, entitățile elementare trebuie specificate, ele putând fi atomi, molecule, ioni, electroni, alte particule sau grupuri specificate de asemenea particule.
Acest număr de unități elementare se numește numărul lui Avogadro.

7.  Intensitatea luminoasa  (I) ; unitatea –  candela (cd);  definitie : Candela este intensitatea luminoasă, într-o direcție dată, a unei surse care emite o radiație monocromatică cu frecvența de (540×10 la puterea 12) hertzi și a cărei intensitate energetică, în această direcție este de 1/683 dintr-un watt pe steradian

Cand eram in clasa a 11-a si am spus profesorului meu de fizica (temporar fiind ) ca vreau sa dau la fizica imi amintesc ca m-a intrebat cum stau cu marimile fizice si unitatile de masura. El m-a lasat sa inteleg ca aceasta este cheia si daca nu o vei dobandi niciodata nu vei reusi. In liceu eu am pus accent pe fenomen si explicarea/intelegerea lui, iar probleme erau doar cateva in manual dupa fiecare capitol, asa ca eu am fost atrasa de fenomen, experiment, intelegerea si explicarea lui. Probleme am invatat sa rezolv doar in facultate. Insa, profesorul care m-a intrebat despre marimi fizice stia el ce stia, desi era de mate-fizica si la noi suplinea un trimestru fizica. Astfel ca atunci cand m-am pregatit pentru admiterea la facultate am pus accent pe marimi si unitati. Sfatul meu: fizica se invata de la simplu la complex, de  la particular la general, de la analiza la sinteza, de la miscarea simpla, ordonata mecanica, la miscarea complexa, dezordonata termica si asa mai departe.

Retinem despre marimi fizice :

* v= 72 km/h = 72.000 m/3600 s= 20 m/s. adica valoarea numerica este indisolubil legata de unitatea de masura in care este exprimata aceasta.

* m= 5 t, adica masa este 5 tone. Normal ca trebuie transformata in Kg, m= 5 x1000 Kg = 5000 Kg  (se scrie 5. 10 la puterea 3).

* dupa extragerea datelor dintr-o problema se transforma marimile in SI. este primul  pas.

*  daca marimea este vectoriala se deseneaza vectorul corespunzator, forta, viteza, acceleratia, inductia magnetica, etc.

Erata

Ma trezesc azi dimineata, dupa ce m-a killerit un tantar toata noaptea, adica si la 3 si la 4 si de o saptamana incoace in fiecare dimineata ma trezeste la 7;30 de parca ar trebui sa ma duc la servici  si ce credeti ca-mi era in minte la trezire? Nu, nu o injuratura pentru tiantarello, nu, pentru el am inceput sa fac mare curatenie in dormitor, l-am gasit, citea o carte de  la capul patului si cand sa-l prind se asezase pe perete. O, zic, al meu esti si poc cu palma pe perete , insa,  cum el era mai iute de…aripi decat eu de palma,  mi-a disparut din vedere. Atat am vazut ca era unul mare si negru, probabil ca i se inchegase sangele ce mi l-a supt mie. Mda, asa ca acum fac o pauza de curatenie tantareasca si ma grabesc sa corectez o mare si inadmisibila greseala ce-am facut-o in lectiile mele de fizica. Da, cu asta m-am trezit in minte, abia acum dupa o saptamana mi-a cazut fisa. Vedeti? La scoala daca ziceam ceva gresit (de exemplu m-am trezit ca zic Celzius, mereu Celzius si deodata un elev, unul preferat de mine ca era destept,  ma intreaba frumos ca de ce zic Celzius si eu, imediat i-am multumit ca m-a corectat si de atunci Celsius era in gura mea tot timpul).

Alfa , beta ,  gama, delta ,  epsilon….miu, niu,  ro, pi, psi, csi,  omega si toate celelalte litere din alfabetul grecesc sunt folosite ca simboluri pentru  marimi fizice. Despre asta este vorba. Eu nu am pe tastatura caractere grecesti si am scris ” ca nu am caractere latine”  :((((((((

A, stiu, are o explicatie, de  ieri am inceput sa inghit calciu -magneziu- zinc dar si maxiven pentru ochi, asa ca d’aia…efectul imediat al pastilelor. Glumesc.

Da , puteati si voi sa ma corectati aici, Doamnee, eu nu-s un profesor tipic, sunt atat de atipica incat nu ma supar la corectare, ba din contra,  fiindca sa persisti in greseala este cumplit si penibil totodata.

Fizica – Lectia nr. 5

Nu poti inteLEge lucrurile pana cand nu stii sa le explici altora

Am ajuns la modelul e) sa se descrie fenomenul. Sa luam dispersia luminii ca fenomen, sa citim din manual lectia aceasta si sa extragem cu cuvintele noastre, adica sa povestim  ce am inteles despre acest fenomen. Eu nu stiu ce mai scrie, acum, in manualele scolare, cum sunt acum manualele diferite pentru profiluri diferite de scolarizare, adica uman si real, etc,  insa banuiesc ca dupa ce am citit lectia aceasta voi putea spune urmatorele:

pentru a observa fenomenul de dispersie pe care il sufera lumina naturala, adica lumina care vine de la Soare avem nevoie de un instrument numit spectroscop sau spectrograf, ori doar o prisma optica.

Prisma optica este un corp geometric care are trei fete principale separate prin trei muchii. O sectiune in prisma  perpendiculara pe muchie se numeste sectiune principala si are forma unui triunghi isoscel. Laturile egale se numesc fetele prismei si cea de-a treia se numeste baza prismei optice. Unghiul dintre cele doua fete se numeste unghiul prinsmei si se notea  cu A , iar unghiurile formate intre fiecare fata si baza sunt egale intre ele. Desenam  in timp ce descriem prisma optica.

Partea esentiala a unui spectroscop  este prisma optica.

Experimentul prin care observam fenomenul de dispersie a luminii necesita  si o sursa de lumina naturala, lumina asemanatoare cu cea emisa de Soare , dar si un ecran pe care se “prinde” imaginea dupa dispersia luminii.

Astfel, o raza de lumina incidenta (stim ce este incidenta de la refractia luminii ) 33207338  Fizica   Lectia nr. 5  pe una din fetele prismei optice trece prin prisma, adica se refracta,  apoi iese din prisma  dupa ce  se refracta pe a doua fata a prismei si se numeste raza emergenta. Pe ecranul aflat de partea razei emergente vedem imaginea curcubeului. Vedem o imagine de forma dreptunghiulara formata sin dungi/ benzi colorate si asezate in aceasta ordine , desus in jos : rosu, oranj, galben, verde, albastru, indigo si violet. De fapt, cand o raza de lumina naturala cade pe una din fetele prismei optice ea se descompune in componentele ei de frecvenete diferite si formeaza la iesirea din prisma un fascicul de lumina care se numeste spectrul lumii albe. Cu alte cuvinte, lumina care vine de la Soare si de la sursele artificiale de lumina  este numita lumina alba si ea este compusa din sapte componente fundamentale ROGVAIV. Fenomenul de descompunere a luminii albe in culorile ei componente este numit dispersie, insa daca vom scrie legea a doua a refractiei pe prima  fata a prismei, pentru raza rosie si pentru raza violet,  acolo unde are loc o  refractie, vom vedea ca exista o singura explicatie a producerii fenomenului, adica, sticla din care este formata prisma optica are, pentru fiecare radiatie componenta de frecventa diferita de a celorlalte,  indicele de refractie diferit ( asta vedem si din faptul ca pentru acelasi unghi de incidenta sub care cade raza incidenta pe prisma, refractia se produce sub unghiuri diferite).

Ca sa inteleg mai bine definitia aceasta a dispersiei  luminii, adica VARIATIA INDICELUI DE REFRACTIE AL UNUI MEDIU IN FUNCTIE DE FRECVENTA RADIATIEI CARE TRECE PRIN EL  scriem legea refractiei pe prima fata

sin(i)/ sin (r) = n2/n1, unde (i)-unghiul de incidenta,  (r) unghiul de refractie, n2 – indicele de refractie al mediului prismei si n1 – indicele de refractie al aerului.

Din experienta observam ca (i) – are o valoare fixa, n1- are deasemenea o anumita valoare, insa (r) constatam ca are valori diferite pentru fiecare culoare a luminii descompuse. Din relatia legii refractiei  rezulta clar ca si n2 are valoare diferita pentru fiecare culoare a razei care trece prin prisma. Deci, indicele de refractie, o marime care caracterizeaza mediul transparent pentru lumina,  este variabil, adica are  pentru fiecare frecventa alta valoare, desi este acelasi mediu, sticla de exemplu. Intelegeti? De aceea dispersia luminii se defineste asa cum am scris cu majuscule. In termeni populari ii putem spune si descompunerea luminii in culorile ei componente cand cade pe suprafata unei prisme.

In natura acest fenomen se petrece pe picaturile minuscule de apa aflate in aer dupa ploaie, de obicei. De ce? Fiindca o picatura de apa din atmosfera are o forma asemanatoare cu o prisma (ea fiind alungita datorita gravitatiei).

Observatie : cand ma refer la radiatii monocromatice, adica de o singura culoare nu implic lungimea de unda a radiatiei ci frecventa. De ce? Din relatia

λ = vT = v/niu, unde lambda (λ -lungimea de unda, v – viteza radiatiei  printr-un anumit mediu si v = c/n , iar n – indicele de refractie al  mediului prin care trece radiatia (c= 300.000 km/s- viteza in vid ) , T – perioada si niu – frecventa radiatiei. Se stie ca frecventa radiatiei depinde doar de sursa care o produce, iar lungimea de unda depinde si de sursa si de mediu prin relatia   lambda= v/niu (v depinde de mediu prin care trece radiatia, asa deci nu putem caracteriza o radiatie prin lungime de unda ci prin frecventa). Cand ne referim la radiatii prin lungimi de unda ne referim la cele care trec toate prin aer , adica prin acelasi mediu, adica undele electromagnetice care se clasifica, de obicei, in functie de lungimile de unda, insa ele se  propaga toate prin aer si folosesc la tele si radiocomunicatii..

 Dragii mei, cam asta inseamna sa intelegi un fenomen fizic, sa-l poti descrie si sa-l  poti explica. Apoi urmeaza demonstratiile prin care se stabilesc relatii intre marimi caracteristice, dar asta am facut, deja, la modelul “sa se deduca/demonstreze. De fapt, aceasta operatie de descriere a fenomenului trebuie sa o stim face chiar inainte de modelul b), adica imediat dupa definitii.

Desigur ca nu toata lumea intelege dupa prima citire, atunci recitim lectia din carte si,  eventual , daca avem posibilitatea, citim si din cartile de fizica de specialitate,  acolo unde oamenii de stiinta au formulat tot ceea ce noi acum invatam si aplicam. Succes! Fizica este atat de minunata! Descoperiti minunatiile naturii invatand fizica cu toata implicarea mentala. Iata, eu doar cat am scris aici si am o stare de  bine care  ma bucura. Sursa foto 

Fizica- lectia nr. 4

Aceste lectii, ale  mele,  nu-s lectii din manuale scolare, nu contine fiecare cate un subiect ci sunt moduri de invatare a fizicii,  moduri pe care eu le-am numit modele. Trebuie citit in ordine de la lectia nr 1 la aceasta ,  lectia nr. 4,  pentru ca asa este rostul.

Am aratat cum se rezolva primele doua modele de  invatare, adica a) sa se defineasca  si b)  sa se demonstreze/ deduca in postarileprecedente ce se gasesc la categoria ” Ne  place fizica”. Acum trebuie sa vedem ce este de retinut dupa ce am facut deducerile, demonstratiile, desigur ca rezultatele acestora trebuie retinuite.  Asa vom continua cu modelul  c) Sa se scrie indicand denumirile marimilor care intervin   si cu  d)  Sa se enunte ( am inversat c) cu d) fiindca acum mi se pare ca intai trebuie sa stii relatia matematica data de modelul “sa se  scrie” si apoi poti enunta ) . Aceste rezultate se vor intipari in minte doar daca am  rezolvat modelele precedente.

c) Sa se scrie indicand denumirile marimilor care intervin :  expresia energiei cinetice a punctului material, expresia energiei potentiale  gravitationale, ecuatia miscarii rectilinii uniforme, legea lui Ohm pentru o portine de circuit, etc.

Deoarece nu am caractere latine pe tastatura si este dificil sa scrii o formula,  care le contine,  in cuvinte am ales mai putine exemplificari. Dar, cred ca este sufiecient, pentru exemplificare, una singura.

Expresia energiei cinetice a punctului material : Ec = mv”/2, unde m- masa, v- viteza  si( ” ) – este indicele 2 care exprima la patrat – voi veti scrie 2

Expresia energiei potentiale gravitationale : Ep = mgh, unde m este masa corpului aflat in camp gravitational, g este acceleratia gravitationala = 9,8 m/s la patrat si h  este inaltimea la care se afla punctul material fata de suprafata Pamantului

Ecuatia miscarii rectilinii uniforme : x=x0 + v(t-t0), in care x- coordonata de pozitie la momentul “t”, x0  - coordonata de pozitie la momentul t0,  v-  viteza constanta a punctului material

Legea lui Ohm  pentru o portiune de circuit :  I = U/R, unde I – intensitatea curentului electric ce trece prin acea portiune de circuit,  U – diferenta de potential dintre punctele intre care se afla acea portiune de circuit,  R –  rezistenta electrica a  acelei portiuni de circuit electric

Observatie :  acest model se rezolva  scriind formula ceruta si precizand denumirile marimilor care intervin. Asta este necesar pentru ca sa ne dovedim noua ca stim ce inseamna fiecare litera dintr-o formula, fiecare litera reprezentand un simbol pentru o marime fizica . Este foarte important sa nu memoram mecanic formulele ci sa le stim asa, in cuvinte care exprima marimile fizice si relatia dintre ele (produsul, suma,  la  patrat,  etc )

am folosit ” pentru indicele 2 ca exponent.

Important este sa scriem frumos, nu mazgalim niste formule pe care nu le vom intelege peste doua luni, ci scriem frumos, ingrijit, intai formula apoi dedesubt insiram marimile cu denumirile lor. Clar, scurt si corect.  Cand recapitulam ne va fi de mare ajutor, dar si la fiecare lectie.

Vreau sa va spun ca nu trebuie sa scrieti titlul lectiei din care ati luat acele formule, fizica se invata prin lectii si se foloseste, adica uzam de ea,  dupa multimea fenomenelor care sunt implicate intr-o  problema.

Aceste formule,  impreuna cu cele de definitie (aveti grija, aici nu introducem formule de definitie )  le  vom folosi la rezolvarea problemelor.

d) Sa se enunte : legea atractiei gravitationale,  principiul intai al termodinamicii, regula mainii stangi pentru determinarea sensului fortei electromagnetice, legea dezintegrarii radioactive.

Se enunta legi, principii, teoreme,  reguli. Am ales doar patru exemple fiindca eu consider ca este suficient,  toate celelalte se enunta cu rigurozitate, corect, asa cum scrie in manual (nu in caietul de notite fiindca acolo ati putut omite vreun cuvant si astfel fraza sa nu capete sens,  ori invatarea pe de rost, fara sa intelegem enuntul,  este de prisos).

  Legea atractiei universale se enunta astfel:  Forta cu care se atrag reciproc doua corpuri,  de mase m1 si m2,  din univers este direct proportionala cu produsul maselor corpurilor si invers proportionala cu patratul distantei dintre centrele lor. (dupa formula         F= k m1m2/r” ).

 Principiul intai al termodinamicii se enunta astfel : Variatia energiei intrene( DU)  a unui sistem termodinamic este egala cu suma actiunilor exterioare [Q+(-L)],   dupa expresia  DU = Q – L. Observam ca spunem suma si in expresie pare ca este diferenta, dar asta pentru ca lucrul mecanic primit de sistem din exterior este negativ si lucrul mecanic efectuat de sistem spre exterior este pozitiv. O sa revin asupra marimilor termodinamice si semnelelor  pentru a explica ceea ce cred eu ca este mai greu de inteles .

Regula mainii stangi pentru stabilirea sensului fortei electromagnetice : se aseaza palma stanga de-a lungul conductorului astfel ca degetele sa indice sensul curentului electric prin el si liniile de camp magnetic sa intepe palma. atunci degetul mare departat indica sensul fortei electromagnetice (forta cu care este actionat un conductor liniar parcurs de curent electric atunci cand se afla suspendat intr-un camp magnetic uniform) .

Legea dezintegrarii radioactive : Numarul de nuclele, ale unei substante radioactive,   ramase nedezintegrate   scade exponential in timp. (conform expresiei legii dezintegrarii  N=N0 e (la puterea – lambda  t)

Deci,  este bine de stiut enunturile legilor, principiilor, regulilor  pentru ca ele pot fi subiecte de extemporal, de teza sau de examen. Iar regulile ne ajuta sa stabilim ceva de care depinde rezolvarea unei situatii dintr-o problema sau la raspuns, la tabla. Sper ca in  scoala de azi se mai practica scoterea la tabla, ascultarea. Eu cred ca din aceasta interactiune intre profesor, elev la tabla si clasa se invata enorm de mult si se retine.