Fizica – Note de cursI. Notiuni introductive

Fizica (physis = natura, lb.greacă) studiază structura, proprietăţile şi formele de mişcare ale materiei si se bazeaza pe observatii experimentale si masuratori cantitativeProprietati fizice sunt acele proprietati asociate unui corp sau substante care poate fi masurate sau percepute fara a schimba identitatea acestoraMarimi fizice sunt acele proprietati fizice care pot fi precizate in mod cantitativ (masurate) Marime fizica: unitate de masura; metoda de masura sau relatie de definitie

Marimi si unitati fundamentaleLungime metru mMasa kilogram kgTimp secunda s

Intensitatea curentului electric amper ATemperatura kelvin KIntensitea Luminoasa candela cd

Cantitatea de substanta mol mol

Cinematica este o parte a mecanicii care studiază mişcarea în spaţiu şi timp făcând abstracţie de cauzele mişcării; foloseşte noţiuni ca: traiectorie,viteză, acceleraţie, ecuaţie de mişcare.II. Sisteme de referinta si sisteme de coordonate-mişcarea sau repausul este descrisă de un reper spaţial şi un reper temporal- indiferent de locul nostru în univers, dimensiunile unui anumit obiect şi durata unui anumit proces fizic sunt aceleaşi.Timpul - este omogen - duratele de timp se scurg la fel, indiferent de momentele de timp între care se face măsurătoareaReperul spaţial este constituit din sistemul de obiecte fizice în raport cu care este specificată poziţia oricărui punct materialFiecărui reper spaţial îi vom asocia, de regulă, un sistem de axe de coordonate cu ajutorul cărora putem preciza coordonatele spaţiale ale obiectului.Ansamblul format din reperul spaţial şi reperul temporal poartă numele de sistem de referinţă sau referenţial.Sisteme de coordonate

o Sistemul de coordonate carteziano Sistemul de coordonate cilindric – transforma miscarea pe o traiectorie oarecare

intr-o miscare pe cilindruo Sistemul de coordonate polar – transforma miscarea pe o traiectorie oarecare intr-

o miscare pe cerco Sistemul de coordonate sferic - transforma miscarea pe o traiectorie oarecare intr-

o miscare pe sfera.

A. Sistemul de coordonate cartezian

B. Sistemul de coordonate sferic

Definirea axelor unui sistem de coordonate carteziene aşezat în centrul Pământului

siny

cosx

cosrz

sinr

Axa Z pe direcţia axei de rotatie a Pământului cu sensul pozitiv către nordul geograficAxa X, în planul ecuatorului, trecând prin punctul de coordonate (0°, 0°)Axa Y, în planul ecuatorului, trecând prin punctul de coordonate (0°, 90°E)

Definirea coordonatelor sferice pentru un sistem de coordonate sferice aşezat în centrul Pământului

Axa r este pe direcţia razei care trece prin punct.Unghiul dintre rază şi planul ecuatorului = latitudinea geografică.Unghiul dintre dreapta trecând prin punctul de coordonate geografice (0°, 0°) şi proiecţia razei în planul ecuatorului = longitudinea geografică.Definire axelor unui sistem de coordonate carteziene aşezat într-un punct la suprafaţa Pământului

Axa Z este pe direcţia verticalei punctului (care coincide în primă aproximaţie cu raza sferei).Axa X este tangentă la meridianul care trece prin punct cu sensul pozitiv către nordul geograficAxa Y este tangentă la paralela care trece prin punct având sensul pozitiv către est.

IV. Marimi vectorialeUn vector este o cantitate caracterizata de 3 elemente: directie, marime si sens.

Exemple de vectori: viteza, acceleratie, impuls, orice tip de forta, camp electric, camp magnetic, orice tip de moment (momentul fortei, moment cinetic, moment magnetic), etc.

Un scalar este o cantitate caracterizata doar prin marime.

Exemple de scalari: temperatura, masa, densitate, orice tip de energie (cinetica, potentiala), lucrul mecanic.

1. vectorul de poziţie (definiţie)

Vectorul de poziţie este vectorul care uneşte originea sistemului de coordonate cu punctul aflat în mişcare.

2. vectorul viteză (definiţie)

Viteza instantanee este derivata vectorului de poziţie la timp:

Viteza este tangentă la traiectoria pe care se deplasează punctul.Unitatea de masura pentru viteza: m/s.

3. vectorul acceleraţie (definiţie)

Acceleraţia instantanee este derivata vectorului viteză la timp sau derivata de ordinul doi al vectorului de poziţie.Unitatea de masura pentru acceleratie: m/s2

V.Miscarea circularaMiscarea circulara uniforma este miscarea unui mobil care descrie o traiectorie sub forma de cerc si care isi pastreaza constanta valoarea vitezei. T = perioada miscarii uniforme este intervalul in care mobilul parcurge complet un cercN = numarul de cercuri complete descrise de mobil in intervalul de timp corespunzator Frecventa de rotatie reprezinta numarul de rotatii complete efectuate de mobil in unitatea de timp

Mişcarea circulară uniformă a unui punct care se roteşte odată cu Pământul (relaţiile pentru viteză, acceleraţie centripetă în funcţie de viteza unghiulară şi raza cercului; desen cu reprezentarea vectorilor)

viteza unghiulara pentru mişcarea circular uniformă:

Modulul vitezei, v, este constant în timp: Modulul vectorului depoziţie este egal cu raza cercului: Vectorul viteză este tanget la cerc (traiectoria) şi perpendicular pe vectorul de poziţie.Modulul vectorului acceleraţie centripetă este constant în timp: Vectorul acceleraţie centripetă este îndreptat în lungul razei către centrul de rotaţie.Relaţia dintre modulul vitezei si viteza unghiulară:

Relaţia dintre modulul acceleraţiei şi viteza unghiulară:

Unitatea de masura pentru viteza unghiulara: rad/s. Relatia de transformare in grade (sexa)/ora.Aplicaţie: rotaţia unui punct de la suprafaţa Pământului

3600 = 2π rad