Mihai Sandu - Probleme de Fizica Pentru [PDF]

Zitiervorschau

PREFAŢA

în clasele VI, VII şi VIII elevii fac cunoştinţă, pentru prima dată, eu noţiunile elementare, dar fundamentale, ale fizicii. La toate nivelele şi deci şi la nivelul gimnazial, principiile fizicii se îmuşesc mai uşor şi mai corect dacă învăţarea fizicii este însoţită şi de exerciţii numerice — uneori denumite probleme. Aceste exerciţii ajută substanţial ea elenii să se familiarizeze cu valorile uzuale ale diverselor mărimi fizice (masă, viteză, sarcină electrica etc.) şi cu folosirea curentă a unităţilor de măsură. în plus, prin rezolvarea unor astfel de probleme, bine alese, elevii se conving de caracterul practic-aplicativ al relaţiilor şi teoremelor intîlnite în manualele şcolare, dîndu-li-se astfel şi posibilitatea de a se convinge singuri de legătura strînsă ce există între conţinutul fizicii şi diversele ramuri de tehnicii şi tehnologiei contemporane. Această carte de probleme va constitui un preţios ajutor pentru toţi profesorii care predau fizica în gimnaziu, ca alît mai mult cu cîl ea conţine numeroase teme experimentale şi probleme4ntrebări, întrebări recapitulative line gîndite, bine formulate şi de o necontestată eficienţă dida/;tică. Se pune lu dispoziţia şcolii o carte pe baza căreia se poate exersa deprinderea elevilor de a experimenta; se stimulează inieresul lor pentru fenomenul fizic, se dezvoltă puterea lor de judecată şi capacitatea lor de a face legătura cunoştinţelor cu practica. Publicarea cărţii apare şi mai oportună, dacă ţinem seama de faptul că cea mai nuire parte a şcolilor în care vor studia absolvenţii ciclului gimnazial au caracter tehnic. Nttmeroasele figuri referitoare la întrebările şi problemele din text completează în mod fericit conţinutul acestui volum de probleme destinat studiului fizicii în clasele gimnaziale. Prof. dr. doc. VASILE P. MIHU

CLASA A Vl-a

ENUNŢURI

I. CORP. SUBSTANŢĂ.PROPRIETATI ■ FENOMEN FIZIC 1.1. CORP, SUBSTAÎÎŢĂ, PROPRIETĂŢI 1. CLASIFICAREA CORPURILOR

„Lucrurile de care ne interesăm în ştiinţa apar în nenumărate forme şi cu o multitudine de atribute. De exemplu, dacă stăm pe mal şi privim marea, vedem apa, valurile spărgîndu-se, spuma, mişcarea apei, percepem sunetul, aerul, vuitul şi norii. Soarele şi cerul albastru, totul scăldat în lumină; se află acolo nisip şi se află stînci de diverse tării şi durabilităţi, culori şi străluciri... . Orice alt colţ din natură are o bogăţie similară de lucruri şi întrepătrunderi. Este întotdeauna la fel de complicat, oriunde s-ar găsi. Curiozitatea cere să punem întrebări, să încercăm să grupăm lucrurile laolaltă, să încercăm să înţelegem această multitudine de aspecte ca rezultînd poate din acţiunea unui număr relativ mic de corpuri şi forţe elementare, care se pot manifesta într-o varietate infinită de combinaţii. De exemplu: este nisipul altfel decît stîncile? Adică,nu este nisipul altceva de’cît un mare număr de pietre minuscule? Este Luna o stîncă mare? Dacă înţelegem stîncile, vom înţelege de asemenea nisipul şi Luna? Este vîntul o mişcare a aerului analoagă cu mişcarea apei din mare? Ce trăsături comune au diferitele mişcări? Ce este comun diferitelor feluri de sunet? Cîte culori există? Şi aşa mai departe. în acest mod încercăm treptat să analizăm toate lucrurile, să le grupăm laolaltă pe cele care la prima vedere par diferite, în speranţa că vom fi în stare să reducem numărul de lucruri diferite şi prin aceasta să le înţelegem mai bine“* 1. Sînteţi în laboratorul de fizică. Pe masa de lucru a fiecărei grupe sînt puse o mulţime de dispozitive din trusa pentru experimente de fizică. încercaţi să faceţi o clasificaie a corpurilor date, în funcţie de un anumit criteriu. Apoi reluaţi exerciţiul avînd în vedere alte criterii de clasificare. (Temă experimentală.) 2. După ce criterii se pot clasifica următoarele instrumente de măsură: ceas demînă, metru pliant, cronometru, termometru, ceas deşteptător, ruletă, metronom? 3. Clasificaţi corpurile din camera voastră după următoarele criterii: formă, substanţă din care sînt alcătuite, culoare. Faceţi acelaşi lucru cu obiectele din clasa voastră. (Temă experimentală.) 4. Aveţi la dispoziţie un vas cu apă şi următoarele obiecte: o bucată de lemn, o bilă metalică, o minge, o cutie de conserve goală, o foaie de hîrtie, o piatră, o bucată de vată, o cheie, un nasture. Clasificaţi aceste obiecte în funcţie de felul cum se comportă ele atunci cînd sînt puse pe suprafaţa apei din vas. (Temă experimentală.)

Care a fost criteriul pe baza căruia sa făcut următoarea clasificare: 1. avion, elicopter, rachetă; 2. aeroplan, aerostat, balon meteorologic? Cunoscînd sensul de rotaţie al motorului M, să se clasifice roţile din 6 figura VI. 1 după sensul de rotaţie . al acestora. Cîte dintre ele se rotesc în acelaşi sens cu acele unui ceas? 7. Clasificaţi roţile dinţate din figura YI.2 după sensul de rotaţie al acestora. Procedaţi la fel şi cu celelalte roţi. 8. După ce criterii puteţi clasifica următoarele corpuri: barcă, peşte, submarin, pescar, ancoră, năvod, vapor, plută, undiţă? 9. Aveţi la dispoziţie un magnet şi următoarele obiecte: o monedă de aluminiu, o cheie de cupru, o monedă de oţel inoxidabil, un cui de fier, o bucată de plumb. Clasificaţi aceste corpuri în funcţie de comportarea lor în apropierea magnetului. (Temă experimentală.) Care este criteriul după 10 care sînteţi aşezaţi în rînd la ora de educaţie fizică? Clasificaţi precipitaţiile atmosferice în 11 funcţie de starea de agregare în care se află. 12. Clasificaţi corpurile din camera voastră în funcţie de starea de agregare în care se află. 13. Cunoaşteţi obiecte care în timpul utilizării se deformează? In cîte grupe puteţi să le împărţiţi, avînd în vedere comportarea lor din momentul încetării utilizării acestora? 2. PROPRIETĂŢI

Corpurile sînt formate din substanţe 1. 2. 3. 4.

Numiţi corpuri care sînt alcătuitedindouă sau mai multe substanţe naturale. Numiţi corpuri care sînt alcătuite din două sau mai multe substanţe artificiale. Numiţi corpuri care sînt alcătuite din substanţe naturale şi artificiale. Aerul din plămînii unui om constituie un exemplu de substanţă sau de corp în stare gazoasă? â. In corpul omului se pot afla corpuri alcătuite din substanţe artificiale? — ţ. Corpul omului este alcătuit din substanţe naturale sau artificiale?

7. Care dintre expresiile următoare desemnează o substanţă şi care un corp: cerneala din stilou, apa din Marea Neagră, sînge, nisipul de pe plaja de la Constanţa, gheaţa din Groenlanda, gheaţa din frigider, lemn uscat, apa dintr-un pahar, hîrtie, aerul mînat de vînt, ceaţa de deasupra lacului, fier., 8. Este adevărat că următoarele expresii reprezintă numele unor substanţe: manualul de fizică, a 24-a foaie din manualul de fizică, hîrtia din care este făcut caietul pentru notiţe la fizică, creionul cu care luaţi notiţe la fizică? Corpurile au întindere 1. Doi copii primesc cîte un număr egal de cuburi. Fiecare realizează cîte două construcţii. Acestea diferă de la unul la celălalt numai ca formă nu şi ca număr de cuburi (fig. YI.3). Identificaţi construcţiile cu acelaşi număr de cuburi. Cîte cuburi a primit fiecare copil?

3. Cum se poate determina volumul corpului omului? 4. Avînd la dispoziţie un vas paralelipipedic sau un vas cilindric cu apă şi o riglă

gradată determinaţi volumul pumnului vostru. Desfaceţi pumnul în apă. Se va modifica volumul său? (Temă experimentală.) 5. Completaţi lipsurile corpurilor (I) din figura YI.5 cu elementele (II) pe care le consideraţi potrivite, în aşa fel încît să obţineţi corpuri de formă identică.

Fig. VI.6 6. Pe o masă sînt aşezate 6 pahare identice: trei pline şi trei goale (fig. VI.6). Puteţi aranja

paharele astfel încît să nu aveţi două pahare pline sau două pahare goale unul lîngă altul, manevrînd un singur pahar?

A

Fig. VI.G

B

C

D

E

F

9. Confecţionaţi-vă din plastilină un cub cu muchia de 2 cm. Pe marginea exterioară a unui pahar cilindric, în lungul generatoarei acestuia lipiţi o bandă îngustă de hîrtie milimetrică. Gradaţi-vă paharul, trasînd pe hîrtia milimetrică diviziuni din 2 cm3 în 2 cm3. (Temă experimentală.) 10. Trebuie să luaţi 12 cm3 de apă dintr-un pahar cilindric negradat, folosind o pipetă negradată. Aveţi la dispoziţie un cub cu latura de 2 cm şi hîrtie milimetrică. Cum procedaţi? (Temă experimentală.) 11. Pe generatoarea unui pahar cilindric sînt trasate diviziuni din cm în cm. Care este volumul de apă dintre două diviziuni alăturate, dacă aria secţiunii paharului este 5 cm2? 12. Confecţionaţi un paralelipiped din lemn, avînd secţiunea un pătrat cu latura de 2 cm. Marcaţi pe lungimea paralelipipedului segmente de 0,5 cm. Cum veţi proceda pentru gradarea unui vas cilindric în unităţi de volum, folosindu-vă de acest paralelipiped? (Temă experimentală.) 13. O bară de formă cilindrică are aria secţiunii transversale 1 cm 2. Pe bară sînt trasate semne astfel ca porţiunea de bară cuprinsă între două diviziuni consecij? tive să aibă volumul de 1 cm3. Care este distanţa dintre două diviziuni consecutive? 14. Cum se poate determina volumul unei picături de apă, folosind o mensură şi o pipetă? 15. Se poate determina volumul unei bucăţi de zahăr folosind o mensură cu apă? Corpurile au inerţie 1. Dacă ne-am spălat pe mîini şi nu avem la dispoziţie un prosop, ne scuturăm de cîteva ori mîinile şi acestea se vor usca mai repede. Cum explicaţi? 2. După ce a trecut prin apă, pentru a se usca mai repede, un cîine se scutură de cîteva ori. Cum explicaţi? 3. După ce s-a jucat în nisip, o pasăre se scutură de cîteva ori şi tot nisipul din pene cade. Puteţi explica de ce? 4. Corpul omului are inerţie? în ce situaţii se manifestă? 5. Ce urmări ar avea oprirea mişcării de rotaţie a Pămîntului? 6. Pentru ca efectele inerţiei să nu fie neplăcute, cum trebuie să plece un autobuz din staţie şi cum trebuie să oprească atunci cînd ajunge în staţie? 7. Un băiat, avînd o sacoşă cu mere, a urcat într-un autobuz. S-a aşezat pe o bancă din spate, iar sacoşa a pus-o jos, fără să mai ţină de ea. Datorită unei frînări bruşte a autobuzului, sacoşa s-a răsturnat, iar merele s-au răspîndit prin autobuz. Spre ce parte a autobuzului au ajuns Cele mai multe mere? De ce? Cum credeţi că I-a ajutat şoferul pe băiat să-şi strîngă merele? 8. Cum poate fi fixat un topor în coada sa? 9. De ce transportul corpurilor lichide cu trenul sau cu maşina trebuie să se facă în vase închise? 10. în interiorul rezervorului unui autoturism se află nişte pereţi despărţitori (spărgăr tori de valuri), dispuşi transversal. Care este rolul acestora? 11. Atunci cînd un automobil se izbeşte de un obstacol, şoferul şi pasagerii sînt aruncaţi spre parbriz, putînd fi accidentaţi. Cum explicaţi? Ce rol pot avea în astfel de situaţii centurile de siguranţă? 12. Cum explicaţi îndepărtarea prafului din covoare prin batere?

9

Corpurile au proprietatea numită divizibilitate 1. Vă este cunoscut desigur vestitul monument al naturii „Babele" din Munţii Bucegi. Formele ciudate pe care le-au luat de-a lungul anilor aceste stînei s-au datorat acţiunii ploilor, vîntului, arşiţei şi frigului. Dar efectul lor a fost posibil numai datorită unei proprietăţi pe care o au toate corpurile. Care este această proprietate? 2. Ce proprietate a corpurilor este pusă în evidenţă de posibilitatea obţinerii mălaiului din boabele de porumb şi a făinei din boabele de grîu? 3. Ce proprietate a corpurilor este evidenţiată de posibilitatea prelucrării metalelor prin pilire? 4. Ce proprietate a corpurilor este pusă în evidenţă de tocirea pingelelor de la pantofi, sau a anvelopelor roţilor unui automobil? 5. Atunci cînd valurile mării izbesc stîncile colţuroase ale ţărmului se sparg de parcă ar fierbe. Ce proprietate a corpurilor face posibil acest lucru? f 6. Ce proprietate a corpurilor regăsiţi în posibilitatea turnării apei dintr-un borcan în mai multe pahare? 7. Ce proprietate evidenţiază faptul că apa dintr-un pahar poate fi băută din mai multe înghiţituri? 8. Ce proprietate a corpurilor recunoaşteţi în faptul că între două inspiraţii consecutive există şi o expiraţie? Orice corp se află în una din stările de agregare: de solid, de lichid, de gaz 1. Nevăzătorii au un alfabet special alcătuit din semne în relief, pe care ei le recunosc prin pipăire. Ce proprietate a corpurilpr solide permite acestor oameni să „citească" prin acest procedeu? 2. Dacă sîntem legaţi la ochi, sau în cameră este întuneric, putem deosebi un corp solid de altul? Pe baza cărei proprietăţi? 3. Cînd este mai mare volumul substanţei din care este făcut un balon: atunci cînd balonul este plin cu aer sau atunci cînd balonul este gol? 4. Avînd la dispoziţie un cilindru gradat şi apă, determinaţi volumul unei bucăţi de plastilină. Scoateţi bucata de plastilină, daţi-i altă formă şi determinaţi-i din nou,volumul. Veţi găsi altă valoare? De ce? (Temă experimentală.) 5. Cînd'este mai mare volumul corpului omului: atunci cînd stă în picioare sau atunci cînd este ghemuit? 6. Ce proprietate a corpurilor solide este pusă în evidenţă de faptul că folosind o bucată de lemn nu putem zgîria o bucată de sticlă, pe cînd folosind o bucată de geam putem zgîrîia o bucată de lemn? 7. Pentru a bate un cui de fier este necesar un ciocan de fier. De ce nu poate fi folosit în acest scop un ciocan de lemn? Ce proprietate a corpurilor solide evidenţiază acest exemplu? 8. O lingură de oţel inoxidabil poate constitui o oglindă, pe cînd o lingură de lemn, nu. Rezultă de aici o proprietate caracteristică unui anumit grup de corpuri solide. -Despre ce proprietate este vorba şi care sînt în general substanţele care au această proprietate? *9. Ce proprietate a corpurilor lichide este pusă în evidenţă de comportarea apei dintr-un vas, atunci cînd vasul se sparge? 10. Cum dovediţi că suprafaţa liberă a apei dintr-un vas este plană şi orizontală chiar dac-ă vasul este înclinat? (Temă experimentală.) 11. Ce proprietate a corpurilor lichide este evidenţiată de comportarea uleiului turnat p-rste apa dintr-un vas? Dar din comportarea mercurului turnat peste apa din vas?

12. Ce proprietate a corpurilor lichide este evidenţiată de comportarea unui lichid colorat (cerneală) turnat peste apa dintr-un vas? (Temă experimentală.) Dar din faptul că în Dunăre este imposibil să mai ştim care este apa provenită din fiecare afluent al său? 13. Pe suprafaţa apei dintr-un vas a fost pusă o bucată de metal, care s-a scufundat. Ca urmare, nivelul apei din vas a crescut. Ce s-a întîmplat cu volumul apei din vas? 14. Ce proprietate a corpurilor lichide este pusă în evidenţă de faptul că rufele puse pe culme se usucă? 15. Pe suprafaţa unei mese este aşezat un vas cu apă. Cum vom stabili că suprafaţa mesei este sau nu orizontală? (Temă experimentală.) 16. Observaţi cum se scurge mierea dintr-un borcan şi cum se scurge apa dintr-un robinet. Ce deosebiri constataţi în comportarea celor două lichide? Ce proprietate a corpurilor lichide este pusă în evidenţă? Ce se întîmplă cu deosebirea constatată dacă mierea este mai întîi bine încălzită? *17. Este corect spus că după ce am băut apa dintr-un pahar acesta este gol? 18. Ce avantaje prezintă pentru activitatea umană faptul că toate corpurile gazoase sînt

compresibile? 19. Dacă pereţii cabinei unei nave cosmice sau costumul de protecţie al unui cosmonaut nu ar avea asigurată o etanşeitate perfectă, rezervele de oxigen necesare respiraţiei ar fi epuizate repede. De ce? 20. într-o butelie este oxigen, iar în alta este hidrogen. Cele două butelii sînt legate printr-un furtun prevăzut cu un robinet. După deschiderea robinetului, care va fi conţinutul fiecărei butelii? Ce proprietate a corpurilor gazoase descoperiţi în acest exemplu? 21. Ce proprietate a corpurilor gazoase este pusă în evidenţă de imensele mase de aer, care în mişcare formează vîntul? 22. Corpurile gazoase se pot deforma? In ce condiţii? 23. Aţi auzit de corpuri care se sprijină pe aer? Daţi exemple? Ce avantaje prezintă ele? 24. Aţi clătinat vreodată o butelie de aragaz? în ce stare de agregare se află corpul din butelie? Dar dacă deschideţi robinetul buteliei? 25. Există corpuri care se pot afla în toate cele trei stări de agregare? ^26. Există fier în stare lichidă? Dar în sture gazoasă? 27. Există aer în stare lichidă? 28. Cunoaşteţi corpuri în a căror alcătuire sînt incluse corpuri solide, lichide şi gazoase? Interacţiunea corpurilor 1. Daţi exemple de corpuri care interacţionează şi precizaţi efectul interacţiei asupra fiecărui corp. 2. Corpul omului poate fi în interacţie cu alte corpuri? Daţi exemple. Care sînt efectele acestor interacţii? 3. Un balon umflat cu aer cald şi apoi lăsat liber începe să urce. Este aceasta urmarea unei interacţii? între ce corpuri? 4. O minge scufundată în apă şi apoi lăsată liberă începe să urce. Ca urmare a interacţiei cu ce corp? 5. Producerea sunetului prin vorbire, transmiterea acestuia şi recepţionarea sa de către urechea omului sînt rezultatul unor interacţii. Xumiţi-le. 4 6. Posibilitatea mersului omului este efectul unor interacţii. între cine şi cine? 7. Punerea în mişcare a unui corp se poate face fără o interacţie? Dar oprirea unui corp?

8. Dacă acul unei busole se orientează, pe o anumită direcţie, este aceasta rezultatul unei interacţii? Cu cine? 9. Din interacţia a două corpuri trebuie să rezulte consecinţe pentru ambele corpuri. Numiţi aceste consecinţe în cazul următoarelor interacţii: Pămînt — Lună; automobil — copac; Pămînt — ac magnetic; piatră — geam; minge — picior; creion — hîrtie; vapor — barcă. 10. Ce consecinţe are asupra unei bile interacţia sa cu resortul de care a fost suspendată? 11. Daţi exemple de interacţii din care, pentru fiecare corp, să rezulte două consecinţe. 12. Daţi exemple de interacţii din care, pentru fiecare corp, să rezulte trei consecinţe. 13. Există vreun corp care să nu participe la cel puţin o interacţiune? 1.2. PROPRIETĂŢI FIZICE MĂSURABILE. MĂRJME FIZICĂ v 12

if

(

'

1. DIN ISTORIA MĂSURĂTORILOR Activitatea practică a impus, încă din cele mai vechi timpuri, ca oamenii să stabilească unităţi de măsură pentru diferite mărimi cu care lucrau, sau care le condiţionau existenţa. De exemplu, pentru măsurarea lungimilor s-au folosit ca unităţi de măsură lungimile diferitelor părţi ale corpului omenesc, cum sînt: cotul, palma, piciorul, degetul; pentru măsurarea volumelor: vadra, ocaua, litra; pentru măsurarea duratelor: ziua, noaptea. _ Primele încercări de a stabili unele principii pentru elaborarea unor etaloane au apărut abia în secolul al XVII-Iea. Atunci s-a stabilit ca etaloanele să aibă o mărime invariabilă şi să ' ofere posibilitatea de a fi oricînd refăcute. La 10 decembrie 1799, Adunarea Naţională a Franţei a adoptat, printr-un decret, prototipurile de platină ale metrului şi kilogramului şi cu aceasta primul sistem de unităţi. Metrul, ca unitate de măsură pentru lungimi, reprezenta a 40-a milioana parte din lungimea meridianului pămîntesc care trece prin Paris, iar kilogramul, ca unitate de măsură pentru mase, reprezenta masa unui decimetru cub de apă distilată la temperatura de 4°C. Ambele etaloane au fost depuse la Arhivele Naţionale ale Franţei, motiv pentru care au primit numele de „metrul de la Arhive11 respectiv „kilogramul de la Arhive". Poporul român a avut de-a lungul veacurilor atît etaloane proprii, cît şi etaloane împrumutate de la alte popoare cu care a stabilit legături comerciale. Cu un secol în urmă măsurarea lungimilor se făcea cu cotul, stînjenul, palma, pasul, funia, iar măsurarea capacităţilor se făcea cu găleata, vadra, ocaua, baniţa, chila. Aceste etaloane, transmise la început prin obicei, au început să fie reglementate la noi începînd cu secolul al XVII-lea. în anul 1830 s-a înfiinţat în Ţara Românească „Comisia îndestulării şi îndreptării cumpenilor şi măsurilor". Primele încercări de a se introduce şi la noi sistemul metric zecimal au apărut în timpul Revoluţiei Franceze, dar au fost respinse de autorităţile de atunci, pe motiv că introducerea lor va produce „împiedicare şi învălmăşală". Abia în anul 1864, în timpul domniei lui Alexandru Ioan Cuza a fost adoptat sistemul metric, obligativitatea lui fiind legată de data de 1 ianuarie 1866. O dată memorabilă în istoria extinderii sistemului metric de unităţi a constituit-o ziua de 20 mai 1876, cînd la Conferinţa diplomatică a metrului, un număr de 17 state au adoptat uimitoarele măsuri: 1, îr’riîirea prototipului internaţional al metrului etalon şi al kilogramului etalon. i. Biroului Internaţional de Măsuri şi Greutăţi, ca instituţie ştiinţifică internai. 3. Crearea unui Comitet Internaţional, care avea în componenţa sa oameni de ştiinţă din diferite ţări şi care trebuia să conducă activitatea Biroului Internaţional de Măsuri şi Greutăţi. 4. Convocarea o dată la 6 ani a Conferinţei Generale de Măsuri şi Greutăţi în vederea „discutării şi luării de măsuri necesare pentru extinderea şi perfecţionarea sistemului metric". Ţara noastră a aderat oficial la această convenţie în anul 1881, deşi sistemul metric a fost adoptat încă din timpul lui Al. I. Cuza. Karl Friedrich Gauss este primul savant care a observat că pentru efectuarea tuturor măsurătorilor fizice este suficient a se adopta un număr limitat de unităţi de măsură arbitrare, independente unele de altele, celelalte fiind determinate cu ajutorul primelor. Astfel el a propus încă din anul 1832 principiile de alcătuire a unui sistem de unităţi, considerind că pentru a se putea efectua măsurarea mărimilor fizice era suficient a se adopta trei unităţi independente şi anume: unitatea pentru lungime, unitatea pentru masă şi unitatea pentru durată. La primul Congres Internaţional al Electrotehnicienilor ţinut la Paris în anul 1881, s-a hotărît adoptarea primului sistem de unităţi ştiinţific, denumit sistemul CGS, bazat pe unitatea de măsură pentru lungime (Centimetrul), unitatea de măsură pentru masă (Gramul) şi unitatea de măsură pentru durată (Secunda). La cea de-a X-a Conferinţă Generală de Măsuri şi Greutăţi din 1954 s-a hotărît stabilirea următoarelor unităţi fundamentale pentru sistemul practic i.e unităţi folosit în relaţiile internaţionale: metrul pentru lungimi, kilogramul pentru masă şi secunda pentru durată (sistemul MKS). In perioadele sesiunilor ordinare ale Comitetului Internaţional de Măsuri şi Greutăţi din 1956 şi 1958 s-au discutat rezultatele anchetei efectuate pentru proiectul unificării internaţionale a sistemelor de unităţi şi s-a stabilit: 1. Denumirea de Sistem Internaţional de Unităţi pentru sistemul bazat pe unităţile fundamentale

stabilite: metrul, kilogramul, secunda, kelvinul, amperul şi candela. 2. însemnarea prescurtată a sistemului cu iniţialele: SI. Hotărîrea definitivă privind denumirea şi iniţialele prescurtate ale Sistemului Internaţional de Unităţi, adoptarea listei unităţilor fundamentale, modul de formare a multiplilor şi submultiplilor unităţilor de măsură, a fost luată la cea de-a Xl-a Conferinţă Generală de Măsuri şi Greutăţi, ţinută la Paris în luna noiembrie 1960. maţ:3i;^ de : ■' ci L.' .giferat to ţ*ra noatU 1 prii: Consiliului ''.i-. H i r J . -->0 din 30 ac: : (tăriie stabi’ te , , U \ noastră silteiaul o iăiiură legal şi obliga le Sistemul Intem&ţioi de Unităţi. 2. MĂSURĂRI DE LUNGIME 1. Ce înseamnă a măsura o lungime? 2. Unitatea de măsură pentru lungime în Sistemul Internaţional de Unităţi . (prescurtat SI) este

metrul. Aceasta se notează: si = m. Care sînt multiplii şi submultiplii metrului? 3. Cum se poate determina grosimea unei foi din manualul de fizică folosind o riglă gradată în milimetri? Dar grosimea unei sîrme subţiri, folosind aceeaşi riglă? (Temă experimentală.) 4. Ce înălţime aveţi? Cum trebuie procedat pentru ca determinarea să fie corectă? (Temă experimentală.) 5. Lungimea unui corp, grosimea unui corp, depărtarea dintre două corpuri trebuie exprimate în unităţi de măsură cît mai convenabile. Analizaţi următoarele exemple şi spuneţi dacă sînteţi de acord cu unităţile folosite pentru fiecare caz în parte. a. Distanţa de la Pămînt la Soare este de 149 600 000 000 000 mm. b. Grosimea unui fir de păianjen este de 0,00000001 km. c. înălţimea unui om este de 0,00185 km.

d. Distanţa de la Pămînt la Lună este de 384 400 0(30 000 mm. e. Raza Pămîntului este de 6 370 km. f. Lungimea unui creion este de 20 om. g. Diametrul unei mingi de fotbal este de 0,00024 km. h. Grosimea unui caiet este de 6 mm. 6. Ce condiţie trebuie îndeplinită pentru a putea compara două lungimi? Ce condiţie trebuie să îndeplinească mai multe lungimi pentru a le putea aduna? Ce condiţie trebuie să îndeplinească două lungimi pentru a le putea scădea? 7. Se pot desena pe o foaie dintr-un caiet de matematică segmentele următoare: AB = 2 cm; CD = 0,00002 km; EF — 20 mm; GH = 0,2 dm; KH = 0,02 m? Care este segmentul cel mai lung? 8. Să se efectueze următoarele operaţii, exprimîndu-se de fiecare dată rezultatul în metri: 0, 004 km + 27 dm = ?; 456 mm — 2 dm = ?; 98,4 cm + 2,09 km + + 3 769 mm + 349 dm = ?; 1 mm + lcm + ldm + lm + lkm = ? 9. Cu cît este mai înalt cel mai înalt elev din clasă faţă de cel mai scund elev din clasă? (Temă experimentală.) 10. Fiecărui şurub îi este caracteristic un anumit pas, definit ca reprezentînd distanţa cu care înaintează şurubul la o rotaţie completă. Determinaţi lungimea pasului unui şurub. (Temă experimentală.) 11. Măsurînd grosimea unui corp cu un şubler, s-au găsit valorile: 13,85 mm; 13,9 mm; 13,75 mm. Calculaţi valoarea medie a grosimii corpului precum şi eroarea fiecărei măsurări. 12. Numiţi segmentele din figura VI.7 în ordinea crescătoare a lungimii acestora.

A B C DE F G > ----------------- ^ -------- —> ---------------- -< ------------ > ----------------- «S----------->

13. Cu un covor lung de 4 m pot fi acoperite treptele reprezentate în figura VL8? 14. Un tren cu 10 vagoane (fig. VI.9) intră pe un pod. Ştiind că lungimea unui vagon este egală cu lungimea

locomotivei (10 m), calculaţi: a) cîte vagoane rămîn în afara podului, cînd capătul din faţă al locomotivei ajunge in punctele B, C, D; b) cîte vagoane sînt pe pod, cînd capătul din faţă al ultimului vagon este în B; c) cîte vagoane sînt pe pod, cînd locomotiva a ieşit de pe pod; d) ce vagon se află în C, cînd mijlocul vagonului 4 este în D.

15. Ştiţi de la geografie că orice hartă este trasată la o anumită scară. De exemplu, 1 : 6 000 000. Semnificaţia acestei reprezentări la scară este următoarea: unui segment cu lungimea de 1 cm măsurat pe hartă, îi corespund în realitate pe teren 6 000 000 cm, adică 60 km. Cunoscînd valoarea scării se poate determina distanţa reală dintre oricare două localităţi reprezentate pe hartă. Cu ajutorul unei rigle măsuraţi pe o hartă distanţa dintre două localităţi. Exprimaţi rezultatul în centimetri şi apoi determinaţi distanţa reală dintre cele două localităţi, ţinînd cont de scara hărţii. 16. Aţi văzut cum arată un nai? Tuburile sale de diametre egale emit sunete diferite atunci cînd suflăm în ele. Ce proprietate a tuburilor determină obţinerea unor sunete' diferite? 17. Există fenomene fizice a căror desfăşurare este condiţionată de valorile lungimilor unor corpuri. De exemplu, ridicarea sau coborârea cursorului de pe tija metalică a unui metronom determină scăderea şi respectiv creşterea ritmului bătăilor acestuia. Numiţi şi alte fenomene fizice a căror desfăşurare este condiţionată de lungimile unor corpuri. 18. Pe coarda re a unei viori se pot obţine sunetele: re, mi, fa, sol. Se modifică lungimea corzii atunci cînd fixăm degetele în diferite locuri pe coardă? Cum explicaţi posibilitatea obţinerii mai multor sunete pe aceeaşi coardă? 3. MĂSURĂRI DE SUPRAFEŢE 1. Ce înseamnă a determina aria unei suprafeţe? 2. Unitatea de măsură pentru aria unei suprafeţe în Sistemul Internaţional de Unităţi este metrul pătrat. Aceasta se notează si = m2. Care sînt multiplii şi submultiplii metrului pătrat? 3. Aria suprafeţei unui corp, sau a unei figuri geometrice trebuie exprimată în ’ unităţi de măsură cît mai convenabile. Analizaţi următoarele exemple şi spuneţi dacă sînteţi de acord cu unităţile folosite pentru fiecare caz în parte. a. Aria suprafeţei ţării noastre este de 237 500 000 000 000 000 mm 2. b. Aria suprafeţei Pămîntului este de 510 101000 000 000 000 000 mm2. c. Aria suprafeţei unui nasture este de 0,0000000001 km2. d. Aria suprafeţei unui pătrăţel de pe foaia unui caiet de matematică este de 0, 000000000025 km2. e. Aria suprafeţei unei camere este de 25 m2. f. Aria suprafeţei unui oraş este de 16 km2. g. Aria suprafeţei unui teren de sport este de 5 000 m2. 4. Ce condiţie trebuie îndeplinită pentru a putea compara două arii? Ce condiţie trebuie să îndeplinească mai multe arii pentru a le putea aduna? Dar pentru a le putea scădea? 5. Aşezaţi ariile următoare în ordine crescătoare: 2 000 cm2; 0,0000002 km2; 20 dm2; 0, 2 m2; 200 000 mm2. 6. Să se efectueze următoarele operaţii, exprimîndu-se mai întîi fiecare arie în m2. a. 4 mm2 + 0,2 cm2 = ? b. 456,123 cm2 + 579,237 mm2 = ? c. 0,003 km2 + 45 098 dm2 = ? d. 1 mm2 + 1 cm2 + 1 dm2 + 1 m2 + 1 dam2 -f 1 hm2 + 1 km2 = ?

7. Trebuie să. determinaţi aria suprafeţei unei bucăţi de hîrtie al cărei contur are o formă geometrică neregulată,. Aveţi la dispoziţie pătrăţele de carton cu latura de 1 cm şi pătrăţele cu latura de 2 cm. Pe care le veţi folosi pentru o determinare mai precisă? (Temă experimentală.) 8. Unui elev i-au fost distribuite cartonaşe de forma unor pătrate cu latura de 10 cm. Altui elev i-au fost distribuite cartonaşe de forma unor pătrate cu latura de 20 cm. Primul constată că, are nevoie de 72 de cartonaşe pentru a acoperi suprafaţa băncii sale, iar al doilea constată că are nevoie de numai 18 cartonaşe pentru a acoperi suprafaţa băncii sale. Care bancă are aria suprafeţei mai mare? 9. Determinaţi aria suprafeţei unui cerc folosind mai întâi o foaie dintr-un caiet de matematică şi apoi folosind hîrtie milimetrică. în ce caz eroarea determinării este mai mică? Comparaţi cu rezultatul pe care îl obţineţi folosind formula de calcul a ariei suprafeţei cercului A = 3,14 • R2, unde R este raza cercului. (Temă experimentală.) 10. Desenaţi un trapez pe o foaie dintr-un caiet de matematică şi altul identic pe hîrtie milimetrică. Determinaţi aria «suprafeţei trapezului în fiecare caz. Comparaţi cu valoarea găsită aplicînd formula de calcul a ariei suprafeţei trapezului. (Temă experimentală.) 11. Pe suprafaţa unui lac cresc nuferi. Ei îşi dublează aria suprafeţei în fiecare zi, iar în 20 de zile acoperă în întregime suprafaţa lacului. în cîte zile nuferii acoperă jumătate din suprafaţa lacului? 12. Pe masa din bucătărie este întins aluatul pentru gogoşi. Grosimea acestuia este uniformă, iar conturul este neregulat. Aveţi la dispoziţie un pahar şi hîrtie milimetrică. Determinaţi aria suprafeţei aluatului. (Temă experimentală.) 13. Determinaţi aria suprafeţei din interiorul conturului neregulat reprezentat în figura VI.10. 14. Mai mulţi elevi au fost puşi să determine aria suprafeţei dreptunghiulare a terenului şcolii. Folosind o ruletă, fiecare a măsurat lungimea şi‘lăţimea terenului şi după ce au înmulţit valorile găsite, au anunţat următoarele rezultate: A1 = 120,44 m2; A2 = = 121,36m2; 43=120,00m2; 44=120,24m2; As = 178,44 m2; Ae — 120,98 m2; A1 = = 121,08 m2. Calculaţi aria medie a suprafeţei terenului, precum şi eroarea fiecărei măsurări. Ce părere aveţi de valoarea A5? 15. Trasaţi conturul unei frunze pe hîrtie milimetrică în cinci locuri diferite. Măsuraţi aria suprafeţei din interiorul fiecărui contur şi notaţi valorile găsite: A^, A2\ A3; A4\_A5. Calculaţi aria medie şi eroarea fiecărei determinări. 16. Determinaţi-vă aria suprafeţei palmei mai întîi cu degetele lipite, apoi cu degetele depărtate. Folosiţi de fiecare dată o foaie dintr-un caiet de matematică şi hîrtie milimetrică. Comparaţi rezultatele. (Temă experimentală.) 17. Legaţi cele două capete ale unei bucăţi de sîrmă şi obţineţi un contur închis. Aşezaţi-1 pe o foaie de hîrtie milimetrică şi daţi-i forma unui cerc, apoi trasaţi cu un creion conturul cercului. Modelaţi sîrma dîndu-i forma unui pătrat şi apoi forma unui triunghi echilateral. Cele trei figuri geometrice au acelaşi perimetru. Cum sînt ariile lor?

16

18. Din nişte bucăţi de pînză cu forme diferite (fig. VI.11), trebuie să se confecţioneze batiste de forma unor pătrate. Croitoreasa execută, în fiecare caz, o singură tăietură în linie dreaptă astfel ca apoi alăturînd bucăţile obţinute să realizeze pătratul dorit. Cum trebuie tăiată fiecare bucată?

ig. VI.11

Fig. VI. k

19. Completaţi lipsurile din suprafeţele pătratelor alăturate cu elemente pe care le consideraţi necesare (fig. VI.12). 20. Dacă pentru unitatea de măsură a lungimii a fost nevoie să se construiască un etalon, de ce nu s-a construit un etalon şi pentru unitatea de măsură a ariei unei suprafeţe? 21. Dacă o mărime fizică se defineşte cu ajutorul altor mărimi fizice, se spune, despre ea, că este o mărime fizică derivată, iar despre unitatea sa de măsură se spune că este o unitate derivată. Dacă o mărime fizică nu se defineşte cu ajutorul altor mărimi fizice, se spune că ea este o mărime fizică fundamentală, iar unitatea sa de măsură se numeşte unitate fundamentală. Stabiliţi ce fel de mărimi fizice sînt lungimea şi aria unei suprafeţe, precum şi ce fel de unităţi de măsură sînţ metrul şi metrul pătrat. 22. Mărimea suprafeţei unui corp este un factor care condiţionează desfăşurarea unor fenomene din natură. Iată un exemplu: rufele se pun la uscat, pe culme, întinse, în acest fel suprafaţa rufei în contact cu aerul fiind mare, evaporarea apei este intensă, deci uscarea se face repede. Numiţi alte fenomene a căror desfăşurare este condiţionată de aria unei suprafeţe. 23. Apa dintr-un pahar cilindric se va evapora mai repede dacă paharul este înclinat, sau dacă paharul stă drept? 24. Unele animale care trăiesc în regiunile reci ale Pămîntului au urechile sau picioarele mai scurte decît animalele din aceeaşi specie, dar care trăiesc în regiunile cu un climat cald. Cum explicaţi această adaptare la mediu? 25. Aţi văzut vreodată pe cineva care fiindu-i cald să se ghemuiască, sau fiindu-i frig să stea întins? De ce? 26. Dacă o hartă este reprezentată la scara 1 : 6 000 000, se poate trage oare concluzia că suprafaţa ţării ar putea fi acoperită punînd una lîngă alta 6 milioane de asemenea hărţi? Nu. Scara indică doar în ce raport au fost micşorate lungimile, ori la acoperire este vorba de aria suprafeţei, iar aria nu se modifică în aceeaşi măsură ca lungimea. 17 Cum se modifică aria unei suprafeţe, dacă toate lungimile se modifică la aceeaşi

scară? Ewmplu. Un pătrat cu latura L ~ 1 cm are aria A —■ 1 cm1. Dacă latura sa se dublează (L = 2 cm), atunci aria sa devine A = 2*2 cm2 — 2* cm2 = 4 cm2. Dacă latura se triplează (L = 3 cm) atunci aria este A — 3-3 cm2 = 32 cm2 = = 9 cm2. în general dacă latura creşte de n ori, atunci aria creşte de n2 ori, sau dacă latura se micşorează de n ori, atunci aria se micşorează de n2 ori. Dacă pe o hartă trasată la scara 1 : 6 000 000 este marcat un pătrat cu latura de L cm, deci cu aria de 1 cm2, el corespunde în teren unui pătrat cu latura de 60 km, deci cu aria de. 3 000 km2. Avînd la dispoziţie o hartă a ţării noastre, trasată la o scară cunoscută şi folosindu-vă de indicaţiile anterioare, determinaţi aria suprafeţei judeţului vostru şi a ţării noastre. 4.

10. 11. 12. 13.

14.

MĂSURĂRI DE VOLUME L

Ce înseamnă a măsura volumul unui corp? 2. Unitatea de măsură pentru volum în Sistemul Internaţional de Unităţi este metrul cub. Aceasta se notează: p".

8. DEFORMAREA CORPURILOR. GREUTATEA CORPURILOR Deformarea corpurilor 4. Dacă intensitatea interacţiunii nu depăşeşte o anumită valoare atunci corpul considerat revine la forma iniţială, după încetarea interacţiunii. Deci este un corp elastic. Dacă intensitatea interacţiunii depăşeşte o anumită valoare, numită limită de elasticitate, chiar dacă interacţiunea încetează, corpul considerat nu mai revine la forma iniţială. Deci acelaşi corp, acum, este un corp plastic. 5. Deformare elastici 8. Deformare plastică. Forţa. Măsurarea forţei 3. 0,3 N. 4. Dinamometrul trebuie reetalonat, deoarece alungirea unui corp elastic sub acţiunea aceleiaşi forţe, este proporţională cu lungimea iniţială a corpului elastic. 5. 0,025 N. Greutatea corpurilor 4. 70 kg. 5. 4,9 N. 6. 9,8 N; 0,0098 N; 9 800 N. 7. 4,8 cm. S. 12 ’>*. 9. t = 9,8 N?m; fc2 = 4,9 N/m.

= — ; A= 2GZ; . kţ

_

G ţ , j. _ oi.

Cazul II q± ^1 ___

_ ________

Jţ^ t A

7

A?g

Ml"- G 1~ k 1~ h ' V fc, 62

2.2. FENOMENE TERMICE 1. ÎNCĂLZIRE — RĂCIRE

1. Nu.

1

2. Dacă masele corpurilor sînt comparabile, atunci prin interacţiunea lor termică se schimbă stşjea de încălzire a ambelor corpuri. 3. Starea termică a Pămîntului se poate modifica prin interacţiunea termică cu aerul atmosferic, sau prin interacţiunea termică cu razele solare. 10. Cazul I (Mi = AZs): 7. Sînt identice. 8. Vasul metalic fiind conductor termic preia repede căldura degetelor, dîndu-ne senzaţia de rece. 9. Pentru măsurat variaţii de temperatură. 2. DILATAŢIA

2. 2m; 4m; 6m. 6. Trebuie decupate trei dreptunghiuri cu dimensiunile: lm x 2m == 2m2; 2m X 2m = 4m2; 3m x 2m = 6m2. 7. 8 lame bimetalice. 10. încălzindu-le pînă la aceeaşi temperatură, se vor dilata diferit. Bila cu volumul cel mai mare este bila de aluminiu. 11. Cînd temperatura scade, firul se scurtează. Ca urmare tensiunea din fir (forţa măsurată de dinamometru) creşte. 12. Prin încălzire, densitatea sferei scade, iar prin răcire densitatea sa creşte. (Amintim că p = mjV.) 13. Dilatarea neuniformă sau contracţia neuniformă a peretelui de sticlă, generează tensiuni (forţe) interne care pot determina spargerea paharului. 14. în ambele situaţii apa din vas se dilată, deci va curge din vas o cantitate de apă corespunzătoare dilatării apei din vas. 8. EVAPORAREA. CONDENSAREA. FIERBEREA 4. Balonul mare are aria suprafeţei libere mai mare decît balonul mic. Evaporarea este nai intensă. 10. Vaporii de mercur rezultaţi prin vaporizarea mercurului lichid sînt toxici. 11. Creşterea altitudinii este însoţită de scăderea presiunii atmosferice. La valori scăzute ale presiunii atmosferice, temperatura de fierbere a apei scade, fiind sub 100°C. Deoarece alimentele fierbeau bine dacă temperatura apei era de 100°C, acum ele vor rămîne crude. 12. Prin fierberea apei, vaporii de apă vor împinge aerul din eprubetă afară din aceasta. 4. TOPIREA. 8OLIDIFICAREA

1. Corespunzător presiunii atmosferice normale, apa îngheaţă la 0°C, iar gheaţa se topeşte la 0°C. 2. Ca să se poată topi, gheaţa absoarbe căldură de la aerul din jur. Ca urmare acesta se răceşte. Temperatura aerului va fi mai mică în apropierea rîului, decît departe de el. 6. Greutatea unui gheţar fiind mare, presiunea cu care el acţionează asupra colţurilor de stîncă pe care se află, este foarte mare. La presiune ridicată, topirea gheţii se realizează la temperaturi inferioare lui 0°C. Ca urmare gheţarul alunecă peste stînci, trecînd prin strîmtori, fără ca el să se spargă. în mod asemănător se explică alunecarea patinelor pe gheaţă. 8. La contactul sîrmei cu gheaţa, presiunea întrece cu mult valoarea presiunii atmosferice normale. La presiune ridicată punctul de topire a gheţii coboară. Deci gheaţa din calea bucăţii de sîrmă se va topi, chiar dacă temperatura este— 10°C. Apa rezultată din topire se află la presiune atmosferică normală şi la temperatura de — 10°C. Deci va îngheţa imediat. 2.3.

FENOMENE ELECTRICE ŞI MAGNETICE

1. ELECTRIZAREA 1 .(A)b;(B)b;(C)a;(D)c. 2. Prin frecare discul se electrizează, atrăgmd firicelele de praf din încăpere. 3. A cu D se atrag, B cu C se atrag, A cu B se resping, C cu D se resping. 63 4. Se plimbă mîna în lungul bastonului, respectiv al plăcuţei de PCV. 5. Jetul este deviat ca urmare a electrizării lui prin influenţă de către bagheta electri-

zată. 6. Foiţele se electrizează negativ, iar sfera pozitiv. 7. Se electrizează plăcuţa, se încarcă electroscopul şi apoi se atinge de el rigla electrizată. în funcţie de comportarea foiţelor după atingere, se poate formula concluzia referitoare la semnul sarcinii riglei. 8. Bagheta este electrizată cu sarcină negativă. 9. Vergelele metalice sînt conductoare. Ele pot fi electrizate dacă sînt introduse în mînere izolatoare. 11. în timpul curăţirii hainelor acestea se pot electriza şi produc scîntei ca urmare a descărcărilor electrice. Vaporii de benzină se pot aprinde, provocînd incendii. 13. Dacă partea inferioară a norului este negativă iar corpul de pe suprafaţa pămîntului pozitiv (electrizat prin influenţă) atunci trăznetul „loveşte“ de sus în jos. Dacă partea inferioară a norului e pozitivă iar corpul de pe suprafaţa pămîntului negativ trăznetul „loveşte" de jos în sus. 14. Da. în cazul cînd corpurile au sarcini de semne contrarii şi mărimea acestor sarcini este diferită, după contact, cele două corpuri rămîn electrizate cu sarcina corpului care a avut iniţial sarcina mai mare. 15. Corpul neutru în prezenţa celui electrizat se electrizează prin influenţă astfel încît atracţia se produce de fapt tot între două corpuri electrizate cu sarcini de semn contrar.

64

16. Arborii se electrizează puternic prin influenţă de către nor, şi astfel pot fi mai uşor loviţi de trăznet. 17. Tunetul şi fulgerul se percep la momente, diferite, deoarece sunetul şi lumina se propagă cu viteze diferite (vs = 340 m/s, vt = c = 300 000 km/s). 18. ă = vs • t = 340 - • 4s = 1 360 m. s

2. MAGNETIZAREA 3. Se suspendă bara metalică, cu ajutorul firului astfel încît ea să fie orizontală. Dacă se constată că ea se orientează mereu pe aceeaşi direcţie (N—S) tragem concluzia că bara este magnetizată. 5. Se aşază moneda din aluminiu peste cea din aliaj cu fier şi se apropie magnetul. Acesta le va atrage pe amîndouă. 8. în toate punctele de pe meridianul care trece prin sudul magnetic şi nordul geografic. 11, La polul sud magnetic ambii poli magnetici ai acului magnetic de la busolă indică polul nord magnetic. în acest fel polul nord geografic aflat în vecinătatea polului sud magnetic nu poate fi determinat. 13. Da, alăturînd magneţii cu polii de nume diferite unul lîngă celălalt. 15. în ambele cazuri, se obţin doi magneţi. 16. Se presară pilitură cît mai uniform şi se observă forma spectrului. Nu se pot însă preciza numele polilor. 18. Se apropie tija suspendată de dinamometru de feţele cubului magnetizat. Polii vor fi situaţi acolo unde se găseşte forţa de atracţie maximă. 20. într-un submarin cu pereţii din oţel nu se poate folosi pentru orientare busola. Pereţii constituie un ecran magnetic care împiedică interacţiunea dintre dmpul magnetic terestru şi cel al acului magnetic.

8. CURENTUL ELECTRIC. EFECTE 2. Ambele fire conductoare sînt conectate la cilindrul filetat al becului, iar polaritatea bateriei esta greşit indicată. 3. Arderea oricărui bec determină întreruperea circuitului. 6. Nu orice substanţă introdusă în apă şi dizolvată în ea o face conductoare. Dintre substanţele care introduse în apă o fac conductoare amintim: sarea de bucătărie, sulfatul de cupru (piatra vînătă), soda de rufe, soda caustică, sarea amară etc. 9. Realizarea corectă a legăturilor o puteţi urmări în figura VI.74. 10. Dacă becul este alimentat la o tensiune mai mare decît cea nominală există pericolul să se ardă. Dacă tensiunea este mai mică, becul luminează mai slab. 11. Bateriile au fost montate greşit în casetă. MonFig. VI.74 tajul corect este indicat în figura VI.75. 1,5 V I 1,5 v '////, li. «/ Nu se aprinde nici un bec; h) se aprind ambele A W//7////J7////77Z becuri; c) se aprinde doar becul 2. I-L Corect sînt realizate circuitele: B, F. le. 5 - produce scurtcircuit periculos dacă se închide 0— intrcrnp&tornl din poziţia D.

5—

ie

pentrugimnaziu

Fig. VI.76

16. 17. 21. 22.

A. a, d; B. c, g, h; C. b, e, f.

a. Se aprinde J3r b- Nu se aprinde nici unul. e. Se aprind ambele becuri. Două sau mai multe consumatoare alimentate la o singură priză sînt grupate în paralel. 4. d; B. b, c; C. imposibil; D. a. 25. Sîrma de cupru nu poate înlocui pe cea din nichelină, ea avînd o rezistenţă mică. Introducerea reşoului în priză a provocat un scurtcircuit care, în cel mai fericit caz, determină topirea (arderea) siguranţei fuzibUe. 26. Apa poate fi încălzită pînă la temperatura ei de fierbere (în jur de 100°C pentru apa potabilă). 27. 100 W reprezintă puterea exprimată în waţi, iar 220 V tensiunea nominală de funcţionare a becului. 28. Putere mai mare are cel care luminează mai puternic (intens). 30. Acul magnetic deviază în situaţiile a şi c. 31. Polii pot fi schimbaţi prin inversarea legăturilor la bornele generatorului, deci prin schimbarea sensului curentului prin bobină. 32. Răspuns corect: e. 33. Nu a reuşit să demonstreze, deoarece prin cele două fire, curentul avea sensuri contrarii încît efectele lor magnetice se anulează reciproc. 34. Oţelul rămîne magnetizat, pe cînd fierul se magnetizează doar cît timp trece curentul prin bobina electromagnetului. 37. Se folosesc electromagneţi foarte puternici care extrag corpul metalic pătruns în ochi. 38. Apa potabilă conţine unele săruri dizolvate în ea, ceea ce o face conductoare.

2.4. FENOMENE OPTICE 1. SURSE DE LUMINĂ. CORPURI TRANSPARENTE ŞI CORPURI OPACE

2. Privindu-1 în întuneric. 3. Lumina este reflectată de tavan şi pereţi şi ochii nu mai sînt orbiţi de lumina puternică produsă de incandescenţa filamentului becului electric. Umbrele determinate în acest caz sînt mult mai slabe. 4. La scăderea tensiunii electrice va scădea şi temperatura filamentului şi se schimbă coloraţia luminii produsă. Sursa luminoasă va fi mai puţin intensă şi va avea o culoare roşiatică (de la alb, trece prin galben strălucitor şi apoi spre roşu închis). 5. în condiţii de incandescenţă, la temperaturi peste 800°C. 6. Tuburile cu neon şi tuburile fluorescente care nu se încălzesc în timpul funcţionării şi la care culoarea nu se modifică. 7. Transparenţa sticlei depinde de grosimea stratului de material. 8. Nu poate observa lumina zilei, stratul de apă cu grosimea mai mare de 100 m fiind un strat opac.

* PROPAGAREA RECTILINIE A LUMINII. FASCICUL LUMINOS. RAZĂ DE LUMINĂ. VITEZĂ DE PROPAGARE 2. Presupunînd o anumită direcţie pe care vine lumina de la Soare, omul se va deplasa pe distanţe egale pentru fiecare din intervalele de 2 minute. Ţinind cont de orientările umbrei se ajunge la concluzia că deplasările alcătuiesc laturile unui pătrat (punctul final coincide cu punctul iniţial— punctul A din fig. VI. 76). ---------------3. Diametrul umbrei este de 4 cm. 6. Stadionul este dotat cu 4 surse de lumină dispuse în zone diferite ale stadionului. 9. d = 3 000 000 km. A B 10. « = 1,28 s. 11. d = 149T400000km. 12. Aur — taer ' Vatr dapă — tapă * Vapăî daer — dapă\ taer ' ^aer ~ ^apă ' V„pă j Uter Vaer 2,25 X 300 000 n

*

Vapă ~

225 000

13. 1 a.l. = 365 x 24 X 3 600 X 300 000 = 12 460,8 miliarde km. 14. Salviati. Nu este infinită. Să se măsoare cu precizie distanţe mari şi timpul în care

sînt parcurse aceste distanţe de raza de lumină, v = y.

3. FENOMENUL DE REFLEXIE. OGLINZI PLANE ŞI OGLINZI SFERICE 7. Cunoaştem faptul cătrimiţînd o rază de lumină pe direcţia razei reflectate, aceasta se va reflecta după direcţia razei incidente, fenomen cunoscut în optică sub nu* mele de reversibilitatea razelor de lumină (fig. VI.77) 8. 2 m. I ii

Fiiţ. VI.77

FJe. V-

—1-------

A2

Fig. VI.82

i

Fig. VI.81 17. Din figura VI.82 se observă, că, pentru cele două fenomene de reflexie, normalele la

19. 20. 21. 22. 23. 24.

suprafeţele de reflexie (Al şi AI')iac între ele un unghi de 90° deci i\ + i3 — = 90°. Cum din legea reflexiei: ^ = i[ şi i2 = i’2 rezultă it + i'2 = 90°. Prin urmare % + i[ + iz + i'2 = 90+.90 = 180°. în aceste condiţii putem afirma că raza de lumină, după cele 2 reflexii, rămîne paralelă cu cea incidenţă. a. b. a) Imagine reală, răsturnată şi mai mică decît obiectul; b) imagine reală, răsturnată şi mai mare decît obiectul; c) imagine virtuală, dreaptă şi mai mare decît obiectul. în toate cazurile imaginea este virtuală, dreaptă şi mai mică decît obiectul. Indicaţie: scobitura unei linguri bine lustruite joacă rolul unei oglinzi concave iar partea bombată cel al unei oglinzi convexe. b.

4. FENOMENUL DE REFRACŢIE 3. 4. 5. 9. 10. 11.

2,42. 204 081 km/s. Mediul 2 este apa şi mediul 1 aerul. Mediul 2. La fenomenul de refracţie. Cînd se scoate apa din vas, umbra este determinată de direcţia fasciculului luminos în aer. Cînd în vas este apă, umbra este determinantă de razele refractate, care fac un unghi mai mic cu direcţia creionului. Deci, lungimea umbrei este mai mare cînd se scoate apa din vas.

68

12. Pentru ca lungimea umbrei să fie mai mică, nivelul apei din vas trebuie să fie mai ridicat. Razele refractate în acest caz străbat un strat de apă mai înalt (fig. VI.83) şi determină umbra AB'.

5. REFRACŢIA LUMINII PRINTR-0 LAMĂ TRANSPARENTĂ CU FEŢE PLANE ŞI PARALELE 5. Stratul de apă din acvariu se comportă ea o lamă transparentă cu feţele plane şi paralele, razele de lumină provenite din punctele a, b şi c fiind prezentate în figura YI.84. Obiectele situate deasupra liniei privirii (Ob) se văd mai sus decît în realitate, iar cele situate sub această linie se văd mai jos decît în realitate. ' * s 6. REFRACŢIA LUMINII PRINTR-0 PRISMĂ OPTICĂ 4. Deoarece raza de lumină iese din prima prismă şi intră în a doua după direcţia normalei la feţele în contact, ea nu-şi va schimba direcţia în interiorul acesteia, dar la ieşire se depărtează de normală. 5. Suprafaţa liberă a apei şi faţa oglinzii 7. CULOAREA CORPURILOR 1. Se vor observa litere negre pe fond roşu. Sticla roşie, nepermiţînd trecerea razelor albastre, dă literelor culoarea neagră, iar fondul alb privit prin sticla roşie va apărea roşu. 2. Faţa de masă verde în lumină roşie va deveni mov-închis, lichidul îşi păstrează culoarea roşie, iar florile îşi modifică culorile. 3. Fragmentul de pînză de culoare deschisă reflectă lumina soarelui, iar cel de culoare închisă o absoarbe încălzindu-se. Pe baza acestei observaţii se pot construi dispozitive care să utilizeze energia solară în diverse scopuri. 8. REFRACŢIA LUMINII PRIN LENTILE 3. Sticla plină cu apă se comportă la fel ca o lentilă convergentă. Dacă paharul se află

dincolo de dublul distanţei focale, imaginea acestuia va fi răsturnată, mai mică •şi mai apropiată de sticlă decît paharul. 4, în această situaţie sticla nu mai joacă rol de lentilă, şi stratul de apă din vas, împreună cu cel din sticlă, poate fi considerat o lamă transparentă. 2 9. i = 40 cm; d • d' = f ; f = 20 cm; d' = ?- = = lOcm. 11

d

40 cm

10. i = S em; A' = 2 cm; d • d' — fz; f = 4 cm. 11. i = 9 cm. li. A cele două geamuri de ceas înaşa fel încît să formeze o lentilă convergentă, iii htroducînd apă.

69

CL AS A A Vll-a

ENUNŢURI

I. PROCESE MECANICE. MĂRIMI MECANICE. ECHILIBRUL MECANIC 1.1. FORŢA

1. EFECTELE INTERACŢIUNII 1. Dacă, plouă şi nu bate vîntul, picăturile de ploaie nu bat în fereastră. Dacă bate vîntul, picăturile de apă nu mai cad pe verticală şi vor lovi în geam. Ce efect al unei interacţiuni este pus în evidenţă prin acest exemplu? 2. Un meci de fotbal se desfăşoară pe un vînt puternic. Ce efecte poate avea acesta asupra mingii? 3. Cine obligă o locomotivă să se abată de la drumul drept, atunci cînd intră într-o curbă? 4. O locomotivă poate sări de pe linie? Oare ce interacţiune ar putea determina o astfel de situaţie? Recunoaşteţi şi în acest exemplu efectul dinamic al unei interacţiuni? 5. Dacă mingea de baschet trimisă spre coş de la distanţă s-ar mişca pe direcţia pe care a fost aruncată ar mai putea intra în coş? Care sînt corpurile cu caxe mingea interacţionează şi ce efecte ale acestor interacţiuni recunoaşteţi? 6. Priviţi figura VILI. Mingea trimisă din piciorul jucătorului A a parcurs pe gazon drumul reprezentat punctat în desen. Constituie această minge un pericol pentru poartă? Cînd?

7. Un paraşutist' sare dintr-un elicopter în aşa fel încît el cade pe direcţie verticală. Ce interacţiune I-ar putea abate de la această direcţie? S, Deschiderea unei paraşute este rezultatul unei interacţiuni? Ce efect are această interacţiiine asupra paraşutistului? 9. Se pot efectua salturi cu paraşuta pe Lună? De ce?

70

10. Desenul din figura VII.2 reprezintă suprafaţa unei mese văzută de deasupra ei. In punctul C este bătut un cui, iar de el este legat un fir subţire avînd la celălalt capăt o bilă metalică M. Firul este întins. Lovind bila perpendicular pe direcţia firului, aceasta se va pune în mişcare pe unul din drumurile schiţate punctat. Pe ce drum se va deplasa bila? Ce interacţiuni au intervenit şi ce efecte ale acestora aţi recunoscut? (Temă experimentală.)

rlg. Vi;... 11. Priviţi desenul din figura VII.3. El reprezintă o piatră legată cu o sfoară şi rotită în plan vertical. a. în ce punct al traiectoriei ax trebui să se rupă sfoara pentru ca piatra să fie aruncată pe verticală în sus? b. în ce punct sau puhcte ar trebui să se rupă sfoara, pentru ca piatra să fie aruncată pe verticală în jos? c. în ce punct sau puncte ar trebui să se rupă sfoara, pentru ca piatra să fie aruncată pe orizontală spre stînga? d. în ce punct sau puncte ar trebui să se rupă sfoara, pentru ca piatra să fie aruncată pe orizontală spre dreapta? 12. Ce fel de mişcare execută Pămîntul în jurul Soarelui? Dar Luna în jurul Pămîntului? Sînt acestea rezultatul unor interacţiuni? Ce efect al acestor interacţiuni recunoaşteţi? 13. O barcă cu pînze este dusă cu viteza de 25 km/h de vîntul care bate pe direcţia N—E. După un timp, vîntul începe să bată pe direcţia N—F, fără a slăbi din intensitate. Ce se întîmplă cu direcţia de mişcare a bărcii? Este acest efect rezultatul unei interacţiuni? 14. Primul vagon al unui tren este pus în mişcare' ca urmare a interacţiunii sale cu locomotiva. Cine pune în mişcare ultimul vagon? 15. Uneori, din cauza vîntului puternic, copacii sînt rupţi sau smulşi din rădăcini, firele telefonice rupte, iar ţiglele de pe case aruncate şi sparte. Despre ce interacţiuni este vorba şi care au fost efectele lor? 16. Din relatarea unui crainic reporter prezent la desfăşurarea unui meci de fotbal am reţinut: „Atacantul central ridică balonul în careu, unde sar la cap mai mulţi jucători. Portarul, ieşit în întîmpinarea balonului, nu reuşeşte să-i reţină ci numai să-i respingă, dar pînă în piciorul unui adversar, care şutează necruţător spre poartă şi mingea se opreşte în plasă. Gol! Gol! Unul dintre jucători este căzut la pămînt; se pare că în învălmăşeala din faţa porţii el a fost accidentat. Acesta nu mai poate continua jocul, acuzînd o întindere de ligamente şi în acest moment este ajutat să părăsească terenul." Care au fost corpurile care au interacţionat şi care au fost efectele acestor interacţiuni?

71

17. Ce efect al unei interacţiuni este ilustrat în figura VII.4? " 18. Din interacţiunea a două, corpuri se pot produce simultan un efect dinamic şi un efect static? Daţi exemple.

Fig. VII.5

f'ig. VII.4 2.

FORŢA

VECTORIALĂ

—MĂRIME

1. Ce înseamnă a măsura o forţă? 2. Pentru reprezentarea grafică a unei forţe cu modulul F = 200 N, vă propunem următoarea scară: 1 cm, pe caiet, să reprezinte 1 N. Este convenabilă scara propusă dacă reprezentarea se face pe caiet? 3. în figura VII.5 sînt reprezentate grafic la aceeaşi scară mai multe forţe. Care dintre ele are modulul mai mare? Ce elemente comune au aceste forţe? Aceste forţe pot fi considerate egale? De ce? 4. Fie o notaţie de forma F = 20 N şi desenul din figura VII.6. Care dintre ele conţin informaţii complete referitoare la forţa care acţioneazăasupra unui corp? 5. Peîitru desenul din figura VII.7 se ştie că: • a. scara: 1 cm

F-L este'reprezentată grafic la = 30 N;

b. scara: 1 cm două forţe are

F2 este reprezentată grafic Ia = 20N. Care dintre cele modulul mai mare? - --------x-

--------------------------------------*' Fig. V1I.6

O

Fig. VII.'/ I- ----6. Pentru desenul din figura VII.8 se ştie că: | ---------------------- yl --------a. reprezentată grafic la scara: 1 cm = 30 N;

Fig. VII.8

F1

este

b. F2 este reprezentată grafic la scara: 1 cm = 20 N. Care dintre cele două forţe are modulul mai mare? 7. Pentru desenul din figura VII.9 se ştie că: a.

—^

F1 este-reprezentată grafic la scara: 1 cm = 20 N;

b. Fj este reprezentată grafic la scara: 1 cm = 20 N. Care dintre cele două forţe are modulul mai mare? 72

8. Un eleV a găsit într-o carte desenul reprezentat în figura VII.10 însoţit de indicaţia: o unitate (un segment) reprezintă, 10 N. Analizând desenul şi scara utilizazată, el a adăugat: = 20 N, Fa = 20 N. Apoi a tras concluzia că Fx — F2. Este corectă?

3. COMPUNEREA FORŢELOR CONCURENTE 1. Pe suprafaţa orizontală a unei mese aşezaţi un corp de care legaţi două fire, O A şi OB (figura VII.11). —^

a) Trageţi de firul O A cu o forţă Fv Pe ce direcţie se va deplasa corpul? —>

’

b) Trageţi de firul OB cu o forţă Fz. Pe ce direcţie se va deplasa corpul? c) Trageţi în acelaşi timp de ambele fire, în aşa fel îndtFig. unghiul Fig. VII.9 VII.10 AOB să rămînă constant. Pe ce direcţie se va deplasa corpul? —*■ . d) Ce element comun observaţi la forţele Fx şi F2? e) r putea fi înlocuite cele două forţe cu o singură forţă? Pe ce direcţie ar trebui să acţioneze aceasta? (Temă experimentală.)

2. în desenele din figura VII.12 este reprezentat un dinamometru în diferite situaţii. I. De dinamometru este suspendat un corp cu greutatea G. II. De dinamometru sînt suspendate unul sub altul două corpuri cu greutatea G fiecare. III. De dinamometru sînt suspendate aceleaşi două corpuri, dar cu fire diferite, trecute peste cîte un scripete fix. Scripeţii sînt aşezaţi la acelaşi nivel şi simetric faţă de axa dinamometrului.

73

A. Ce reprezintă indicaţia dinamometrului în fiecare caz? B. Apropiaţi cei doi scripeţi din figura III în mod egal faţă de axa dinamometrului. Indicaţiile dinamometrului vor fi: a) din ce în ce mai mari; b) din ce în ce mai mici; c) neschimbate. C. Depărtaţi cei doi scripeţi în mod egal faţă de axa dinamometrului. Indicaţiile dinamometrului vor fi: a) din ce în ce mai mari; b) din ce în ce mai mici; c) neschimbate. D. Deplasaţi cei doi scripeţi pînă cînd dinamometrul indică aceeaşi valoare ca dinamometrul din figura I. Dacă măsuraţi unghiul dintre cele două fire, valoarea sa este: a) 90°; b) 30°; c) 120°. E. Menţineţi cei doi scripeţi la aceeaşi distanţă faţă de dinamometru, dar la nivele diferite. Se vor modifica indicaţiile dinamometrului? F. Ce va indica dinamometrul din desenul III, dacă se rupe unul din fire? (Temă experimentală.) 3. Reprezentaţi grafie la aceeaşi scară două forţe concurente ale căror module au valorile: Fx — 40 N şi F2 = 30 N şi care formează între ele unghiurile de: 30°; 45°; 90°. Determinaţi, prin măsurare, pentru fiecare caz, valoarea rezultantei celor două forţe. 4. Direcţia forţei rezultată din compunerea a două forţe concurente este: a) bisectoarea unghiului dintre direcţiile forţelor date; b) mai apropiată de direcţia forţei cu modulul mai mic; c) mai apropiată de direcţia forţei cu modulul mai mare. 5. Pentru două forţie concurente perpendiculare, valoarea rezultantei se poate determina atît pe cale grafică cît şi prin calcul cu ajutorul teoremei lui Pitagora. Fiind date forţele Fx = 3 N şi F2 = 4 N, ale căror direcţii sînt perpendiculare, determinaţi valoarea rezultantei mai întîi pe cale grafică. Apoi verificaţi rezultatul folosind teorema lui Pitagora. Care dintre metode conduce la un rezultat fără erori? 6. Atunci cînd se determină valoarea rezultantei a două forţe concurente prin metoda grafică, rezultatul este afectat de erori. Care sînt cauzele acestor erori? 7. Credeţi că este posibil ca prin compunerea a două forţe concurente egale să rezulte o forţă a cărei valoare să fie egală cu valoarea uneia dintre forţele date? Care din cazurile reprezentate în figura VII.13 conduc la un astfel de rezultat?

S. Adăugaţi în desenul din figura VII.14 o forţă F2, concurentă cu forţa Fu în aşa fel încîtcompunîndu-le, să obţineţi'forţa rezultantă F. 9. O sferă metalică cu greutatea G = 40 N este suspendată de un fir. Asupra sferei acţionează o forţă F = 30 N pe direcţie orizontală. a, C« poziţie va avea firul de suspensie? b. Ce valoare va avea forţa care întinde firul?

74

10. Cei doi oameni din figura VII.lo vor să doboare un copac. Ei trag cu forţe egale de capetele sforilor pe care le au în mînă. a. Au procedat corect pentru a preveni orice accident? b. Unde va cădea copacul?

^ 11. în vîrful O al unui cub acţionează trei forţe egale, avînd fiecare valoarea de 100 N (fig. VII.16). Desenaţi şi calculaţi rezultanta celor trei forţe. ^ 12. Care este rezultanta celor trei forţe concurente reprezentate în figura VII.17?

Fi(f. VI].'-

ţt 13. Rezultanta celor trei forţe concurente din figura VII.18 este nulă. în cîte moduri puteţi dovedi aceasta?

4. TIPURI DE FORŢE Forţa de greutate 1. Consideraţi că vă aflaţi la Polul Nord şi aveţi în mînă un fir cu plumb. De aici

plecaţi într-o excursie în jurul Pămîntului mergînd în lungul meridianului. Care va fi poziţia firului pentru punctele din emisfera nordică, pentru punctul de pe Ecuator, pentru punctele din emisfera sudică şi pentru Polul Sud? Care va fi poziţia voastră în toate aceste puncte? 2. Daţi exemple de efecte dinamice şi efecte statice ale unor interacţiuni gravitaţionale. 3. Forţa necesară decolării unei rachete este mai mare, cînd baza de lansare este pe vîrful unui munte sau cînd este pe malul mării? O rachetă decolează mai uşor de la poli sau de la ecuator? 4. Reprezentaţi grafic, la scară, forţa de greutate a corpului vostru. Consideraţi că staţi în picioare şi apoi consideraţi că sînteţi culcat.

75

5. în ce punct de pe suprafaţa Pămîntului ar trebui să plecaţi, pentru ca acolo greutatea voastră să fie reprezentată grafic printr-un vector cu sensul invers faţă de locul unde vă aflaţi acum? Cum ar fi modulele greutăţii corpului vostru, în cele două puncte considerate? ii. în desenul din figura VII.19 am reprezentat grafic la aceeaşi scară greutatea unui corp în diferite puncte. Care sînt greşelile din desen? 7. Prin ce se deosebeşte masa unui corp de greutatea aceluiaşi corp?

isc

Fig. VII.19

■act

Hi Fig. VII.21

Fig. VII.20

8. Cu ajutorul unei frînghii care poate suporta cel mult greutatea unui corp a cărui masă este 100 kg, trebuie ridicat un corp cu masa de 200 kg. Cum? 9. Care este greutatea fiecărui dinamometru din figura VII.20, dacă indicaţiile acestora sînt: Z)5 = 0 N; Z)4 = 0,5 N; Ds = 1,5 N; D2 = 2 N; Dx = 3 N? 10. Două corpuri avînd greutăţile egale cu cîte 0,01 N sînt legate de un dinamometru, aşa cum indică figura VII.21. Indicaţia dinamometrului va fi: a) 0 N; b) 0,01 N; e) 0,02 N. (Temă experimentală.) Forţa elastică 1. .Forţa care aruncă piatra dintr-o praştie este oare forţa cu care noi tragem de praştie? 2. Cum trebuie grupate două resorturi identice pentru ca acţionînd simultan asupra lor, unul să se alungească în timp ce al doilea se scurtează? (Temă experimentală.) 3. Pe un ghidaj rigid este montat un resort elastic şi o sferă metalică legată de capătul liber al resortului (fig. VII.22). Care din desene reprezintă resortul: comprimat, întins şi nedeformat?

Fig. VII.22

4. Un resort elastic este un corp care s-a deformat plastic? 5. Măsuraţi lungimea iniţială a unui resort elastic nedeformat, suspendat de un suport. De capătul liber al resortului suspendaţi unul sub altul două corpuri identice. Măsuraţi lungimea finală a resortului. Desfaceţi unul din corpuri şi suspendaţi-1 de mijlocul resortului. Măsuraţi iar lungimea resortului. în care din cele două cazuri resortul s-a intins mai mult? (Temă experimentală.) 6. Care este rolul trambulinei pe care gimnaştii o folosesc pentru executarea săriturii peste un obstacol? 7. Care este forţa care îl aruncă pe săritorul cu prăjina peste ştacheta ridicată la o anumită înălţime? 8. Pentru a-i obişnui pe viitorii cosmonauţi cu starea de imponderabilitate, în antrenamentele acestora este inclus un exerciţiu deosebit. Viitorul cosmonaut este aşezat într-un scaun special, ridicat pînă la o anumită înălţime, după care scaunul este lăsat liber şi cade în gol. în acest timp cosmonautul este în stare de imponderabilitate. Dacă scaunul ar atinge solul, cosmonautul s-ar accidenta. Cum credeţi că se evită asemenea accidente? 9. De un resort este suspendat un corp a cărui greutate are valoarea de 45 N. Care este forţa elastică din resort, cînd corpul este în repaus? 10. Dacă, într-o menghină, prindem un capăt al unei lame elastice iar pe celălalt îl lovim lateral, aceasta începe să vibreze. Mişcarea lamei este efectul unei forţe. Care este această forţă? 11. Un corp suspendat de un resort elastic oscilează pe verticală, de o parte şi de alta faţă de poziţia de echilibru. Desenaţi forţa elastică din resort atunci cînd corpul este sub poziţia de echilibru şi atunci cînd corpul este deasupra poziţiei de echilibru. 12. între două resorturi elastice identice este legată o bilă, care poate oscila în lungul direcţiei verticale, deasupra şi sub poziţia de echilibru (fig. VII.23). Desenaţi forţele elastice din resorturi, atunci cînd bila este deasupra poziţiei de echilibru, atunci cînd bila este sub poziţia de echilibru şi atunci cînd bila trece prin poziţia de echilibru.

Fig. VII.23 Forţa de frecare 1. Cînd deplasăm un corp pe un drum orizontal avem nevoie de o forţă mai mare sau mai mică decît greutatea sa? (Temă experimentală.) 2. Deplaând uniform un corp pe o suprafaţă orizontală, trăgînd de el cu un fir orizontal pe care am intercalat un dinamometru, acesta indică valoarea 0,35 N. Reprezintă aceasta greutatea corpului?

77

3. Atunci cînd un corp alunecă pe suprafaţa altui corp, fiecare corp exercită o forţă de frecare asupra celuilalt, paralelă cu suprafeţele lor în contact. Analizaţi desenul din figura VII.24 şi desenaţi forţele de frecare care apar la suprafeţele de contact ale celor două corpuri A şi B. _____ B

^zzr^-0

V

Fie.

VI 1.2

4. Un băiat aleargă pe gheaţă pînă cînd ajunge la o viteză pe care el o consideră maximă şi din acel moment alunecînd pe ambele picioare cronometrează timpul pînă la oprire. La întoarcere procedează în mod asemănător, cu singura deosebire că acum se sprijină pe un singur picior, pe celălalt ţinîndu-1 sus. El declară că timpul cronometrat pînă la oprire a fost acelaşi. Ce credeţi? Amintiţi-vă că, în al doilea caz, aria suprafeţei de sprijin era de două ori mai mică decît în primul caz. Puteţi trage vreo concluzie în privinţa dependenţei forţei de frecare de mărimea ariei suprafeţei de contact? (Temă experimentală.) 5. Un băiat aruncă pe gheaţă, cu viteze egale, două pietre ale căror greutăţi sînt diferite. Care dintre ele s-a oprit mai repede? Puteţi trage o concluzie privind dependenţa forţei de frecare de greutatea corpului? 6. La viteza de 70 km/h, un autoturism frînează brusc. Se constată că distanţa pe care el o parcurge din acest moment pînă la oprire are o anumită valoare, dacă asfaltul este uscat, şi altă valoare, dacă asfaltul este umed. Ce rezultă din această constatare? 7. Pentru a verifica concluziile desprinse din problemele 4, 5 şi 6, vă propunem să folosiţi elementele reprezentate în figura VII.25. Cum veţi proceda? Ceea ce veţi verifica constituie de fapt legile frecării. Le puteţi formula? (Temă experimentală.) 8. Un pachet cu medicamente este lansat dintr-un avion cu ajutorul unei paraşute. Un alt pachet este lansat în condiţii identice dar cu două paraşute. Care dintre pachete va atinge solul în condiţii de siguranţă sporită? 9. Dinamometrele şi corpurile din figura VII.26 sînt identice. Trăgînd de dinamo—y

metrul Dx cu o forţă F sistemul se deplasează rectiliniu şi uniform. a. Care dintre dinamometre se va întinde mai mult? b. Ce reprezintă indicaţia fiecărui dinamometru? 10. Reprezentaţi grafic forţele de frecare care apar în timpul mersului omului.

D2

Da

5. PRINCIPIUL ACŢIUNILOR RECIPROCE

1. Sprijiniţi mîinile într-un perete şi împingeţi în el. Presupuneţi că purtaţi patine ' cu rotile. Ce vi se întîmplă,? Dar peretelui? Cum explicaţi? 2. Un copil aleargă pe suprafaţa platformei unui cărucior. Ce se întîmplă cu căruciorul? De ce? 3. O bilă este suspendată cu un fir de un suport. în cîte interacţiuni este implicată bila? Ce forţe acţionează asupra bilei şi care este efectul lor? Care sînt reacţiunile acestor forţe şi care sînt efectele lor? 4. Un corp este angajat în interacţiuni cu alte trei corpuri. Cîte forţe apar? Cîte forţe acţionează asupra corpului considerat? 5. Fiecare planetă din sistemul nostru solar este în interacţiune cu toate celelalte planete din acest sistem. Cîte forţe acţionează asupra fiecărei planete ştiind că în sistemul nostru solar sînt 9 planete? 6. Puneţi piciorul pe o minge şi apăsaţi pe ea. Ca urmare a cărei interacţiuni se deformează partea inferioară a mingii? Dar partea superioară? 7. Umflaţi un balon cu aer şi apoi, fără să-i legaţi, lăsaţi-1 liber. Explicaţi comportarea balonului. (Temă experimentală.) 8. încercaţi să explicaţi înaintarea unei bărci cu vîsle? Dar a unui vapor? 9. Doi copii trag de capetele unei sfori, încercînd fiecare să-i învingă pe celălalt. Care sînt forţele care acţionează asupra fiecărui copil? 10. Dacă dispare una din cele două forţe care apar în orice interacţiune, ce se întîmplă cu cealaltă forţă? Mai interacţionează cele două corpuri? 11. Forţa elastică este o forţă de reacţiune? Cum puteţi dovedi? 12. Ştim cu toţii că Pămîntul atrage un ac. Dar acul atrage Pămîntul? 13. Este adevărat că înaintarea unui om în mers este efectul reacţiunii Pămîntului asupra omului? Care este efectul acţiunii omului asupra Pămîntului? 14. Desenaţi forţele care acţionează asupra unei sfori suspendate de un suport, atunci cînd un om se caţără pe ea. Desenaţi apoi forţele care acţionează asupra omului. 15. La unul din capetele unei sfori trecută peste un scripete fix este suspendată o oglindă, iar la celălalt capăt este agăţată, la acelaşi nivel, o maimuţă. Greutatea maimuţei este egală cu a oglinzii. Speriindu-se de imaginea sa din oglindă, maimuţa începe să se caţere pe sfoară. Credeţi că a reuşit să se depărteze de oglindă? 16. Un copil sprijinit pe patine trage de capătul unei sfori legate de o săniuţă. Ştiind că masa copilului este egală cu masa săniuţei, că frecările sînt neglijabile şi că lungimea sforii este de 10 m, precizaţi unde s-a întîlnit copilul cu săniuţa? 17. Pe suprafaţa apei dintr-un vas puneţi două bucăţi de lemn. Pe una aşezaţi un magnet, iaf pe cealaltă o bucată de fier. Ce observaţi? Cum explicaţi? (Temă experimentală.) 18. Din interacţiunea fiecărei roţi a unei locomotive cu şina de cale ferată, trebuie să rezulte o acţiune şi o reacţiune. Desenaţi aceste forţe şi precizaţi efectul fiecăreia, atunci cînd calea ferată este dreaptă. 19. Un automobil staţionează. Cîte forţe rezultă din interacţiunea roţilor sale cu solul? Cîte forţe acţionează asupra automobilului şi care este rezultanta acestora? 20. Pe suprafaţa mesei sînt puse trei cărţi, una peste alta. Desenaţi forţele care acţionează asupra fiecărei cărţi, precum şi asupra mesei. 1. MIŞCAREA MECANICĂ. DEPLASAREA 1. Pe masă sînt aşezate cinci corpuri paralelipipedice identice a căror lungime este L, legate între ele cu fire identice de lungime l (fig. VII.27). Dar firele nu sînt întinse, astfel că distanţa dintre două corpuri vecine este la. începem să tragem de primul corp cu viteza v. A. După cît timp porneşte fiecare corp? B. Ce distanţă a parcurs fiecare corp pînă în momentul întinderii ultimului fir? , C. Care este distanţa de la primul corp pînă la ultimul cprp, atunci cînd toate

firele s-au întins?

Fig. VII.27 2. Călătorind cu un tren a cărui viteză era de 90 km/h, am observat că numărul de stQpi pe care-i vedeam într-un minut reprezintă exact a zecea parte din viteza trenului. Care este distanţa dintre doi stîlpi? 3. Un mobil se deplasează pe o traiectorie rectilinie plecînd din punctul A de coordonată —2 m pînă în punctul B a cărui coordonată de poziţie este +2 m. Un alt mobil pleacă din punctul C de coordonată —8 m şi ajunge în punctul D a cărui coordonată de poziţie este —12 m. Comparaţi sensurile de mişcare ale celor două mobile. Comparaţi deplasările celor două mobile şi ţinînd cont de sensurile de mişcare ale mobilelor, formulaţi o concluzie în legătură cu semnul deplasării unui mobil., 4. Un alergător Ax ia startul într-o competiţie din punctul de coordonată dv iar un alergător A2 ia startul în aceeaşi competiţie din punctul de coordonată d2- Care este coordonata de poziţie a unui alergător Aa, care ia startul din punctul situat la jumătatea distanţei dintre Ax şi A2? 5. Coordonata poziţiei finale a unui mobil este d2 = —15 m. Care a fost coordonata poziţiei iniţiale (dj) dacă deplasarea mobilului este âd =—5 m? * 2. LUCRUL MECANIC 1. Atunci cînd direcţia unei forţe care acţionează asupra unui corp este perpendiculară pe direcţia deplasării sale, lucrul mecanic al forţei respective este zero. în care din situaţiile reprezentate în figura VII.28 putem afirma despre forţa de greutate a unui corp că a efectuat un lucru mecanic? F;

..... 1G

Fig. VII.28

*G

TG

Fig. VII.29

2. Care din forţele reprezentate în figura VII.29 efectuează un lucru mecanic în timpul deplasării corpului? 8. Lucrul mecanic este o mărime fizică scalară sau vectorială? Ce elemente sînt necesare pentru definirea sa? 4. Lucrul mecanic este o mărime fizică fundamentală sau derivată? Unitatea de măsură pentru lucrul mecanic în Sistemul Internaţional de Unităţi este o unitate fundamentală sau derivată?

81

5. Ce înseamnă a măsura un* lucru mecanic? 6. Forţa care acţionează asupra unui corj) în timpul deplasării acestuia este reprezen-

tată grafic în funcţie de deplasare în figura VII.30. Ce semnificaţie fizică atribuiţi anei suprafeţei haşurate?

Fig. VII.30 7. Forţa care a acţionat asupra unui corp este reprezentată grafic în funcţie de depla-

sarea «orpului, în figura VII.31. a. Ce puteţi afirma despre valoarea acestei forţe? b. Ce valoare a avut lucrul mecanic efectuat de forţa respectivă pînă în momentul în care corpul a parcurs 10 m? 8. Observaţi graficele din figura VII.32. în ce caz este vorba de o forţă care a executat un lucru mecanic mai mare? ,F(N)

IF(N)

1,5

LA

i i

i I lb

l!11

! m2. b. Ce temperatură va avea apa obţinută prin amestecul celor două cantităţi după încălzire? Comparaţi-o cu temperatura pe care ar fi avut-o amestecul înainte de încălzire. 4. La un aragaz funcţionează două dintre ochiuri. Pe unul dintre ele este pus un vas cu kg de apă cu temperatura tx, iar pe celălalt un vas identic cu m2 kg de apă cu temperatura t2. Fiecare ochi consumă o cantitate de m kg combustibil cu puterea calorică q. Vor fi egale temperaturile finale ale apei din vase? Se neglijează pierderile de căldură. f b. Ce cantitate de combustibil cu puterea calorică q a fost arsă pentru a încălzi apa dintrun vas, dacă prin răcirea apei de la temperatura finală la cea iniţială s-a eliberat căldura Q? Se neglijează pierderile de căldură. 6. Căldura eliberată de 1 kg de benzină prin ardere completă este suficientă pentru a încălzi cu 1°C cantitatea de 1 kg de benzină? De ce? ^ 7. Ce legătură este între puterea calorică şi căldura specifică a unui combustibil dacă prin arderea completă a unui kilogram din acel combustibil reuşim să încălzim cu 1°C o cantitate de 1 kg din acelaşi combustibil? 3.6. MOTOARE TERMICE. RANDAMENT

1. Este posibilă funcţionarea unui motor termic fără un consum de energie? Pe baza

cărei legi din fizică veţi formula răspunsul la această întrebare? 2. Principiul de funcţionare al unui motor termic se bazează pe posibilitatea transformării: a) unei energii inteme în lucru mecanic; b) unui lucru mecanic în energie intemă. 3. Arderea completă a combustibilului în interiorul unui motor de automobil ar face ca randamentul acestuia: a) să crească; l) să scadă; c) să rămînă neschimbat. 4. în ce condiţii credeţi că s-ar putea construi un motor care să funcţioneze cu un randament de 100%? Oare, este posibil acest lucru? 5. Care dintre exemplele de mai jos reprezintă nişte motoare termice? a. Motorul unei rachete. b. Motorul unui strung. c. Centrala termică. d. Motorul unui automobil Dacia 1300. e. Motorul unei maşini de spălat rufe. f. Motorul unei motociclete. g. Motoraşul unei jucării. h. Motorul unui avion. i. Motorul unui vapor, j. Locomotiva electrică. k. Locomotiva Diesel hidraulică. I. Locomotiva cu abur. m Motorul aparatului de proiecţie cinematografică, n. Motorul maşinii de bărbierit. 6. După ce aspecte exterioare deosebim un motor termic de un motor electric? ^ -7. Un motor Diesel cu randamentul 7] = 27% şi puterea utilă Pu — 100 CP funcţionează timp de 1 h. Cîtă motorină cu puterea calorică q = 44 MJ/kg a consumat? + 8. Ce distanţă poate parcurge un automobil Dacia 1300, consumînd benzina dintr-un rezervor plin, rulînd cu viteza constantă v = 80 km/h, dacă puterea utilă a motorului 118

este Pu = 50 CP, iar randamentul său este t] — 60%? Volumul rezervorului este 7 = 50 dm3, densitatea benzinei este p =700 kg/m3 şi puterea calorică a benzinei folosite este q = 44,16 MJ/kg. 3.7. FORME DE PROPAGARE A CĂLDURII 1. Se poate aprecia conductibilitatea termică diferită a metalelor prin pipăire? Cum explicaţi? 2. Un calorimetru se face din metal? De ce? 3. înveliţi un cilindru de fier ou o foaie de hîrtie şi ţineţi-1 deasupra unei flăcări. Se aprinde hîrtia? De ce? (Temă experimentală.)

119

4. Oţelarii trebuie să lucreze în condiţii grele, avînd de-a face cu metalul incandescent, a

cărui suflare fierbinte frige în adevăratul sens al cuvîntului. S-ar părea că pentru a le înlesni condiţiile de lucru, echipamentul de protecţie al fumaliştiîor ar trebui să fie confecţionat numai din materiale izolante. Cu toate acestea îmbrăcămintea de protecţie a acestora este acoperită cu un strat subţire de metal. Cum justificaţi? 5. Aţi auzit de un vas din hîrtie, care să fie pus direct la flacără şi să nu se aprindă? Pare aproape imposibil de crezut şi totuşi încercaţi. Veţi reuşi, dar mai întîi umpleţi-1 eu apă. (Temă experimentală.) 6. într-o bară metalică cu lungimea de 1 m au fost făcute din loc în loc nişte scobituri în care s-au introdus rezervoarele unor termometre. Se introduce un capăt al barei într-o flacără. Cum vor evolua indicaţiile termometrelor? 7. Un explorator al stratosferei povesteşte: „La două dintre ridicările mele în stratosferă, efectuate la aceeaşi înălţime, am constatat nişte fenomene ciudate. Prima dată, cabina balonului era vopsită jumătate alb şi jumătate negru, eu avînd posibilitatea s-o rotesc. O defecţiune m-a împiedicat, iar după un timp temperatura în cabină a crescut considerabil, ajun- gînd la +35°C. Era de nesuportat! în al doilea caz, cabina balonului a fost vopsită în întregime în alb. Şi am urcat la aceeaşi înălţime ca prima dată. Condiţiile meteorologice erau aceleaşi. Dar să mor de frig, alta nu! Termometrul arăta —15°C. Stau şi mă întreb oare ce se întîmplase?“ Voi ce credeţi? 8. De ce oare, vara ne îmbrăcăm cu haine de culoare deschisă, iar iama cu haine de culoare închisă? 9. Ţevile folosite la construcţia panourilor solare sînt vopsite în negru. De ce? 10. într-o incintă vidată, pe două suporturi izolatoare, sînt puse două sfere metalice cu temperaturi diferite. După un timp îşi vor egala temperaturile. De ce? 11. Cînd ne încălzim mîinile în apropierea unui foc, prin ce procedeu se propagă căldura pînă la noi? 12. Globul de sticlă al unui bec se încălzeşte de la filamentul incandescent al acestuia. Ştiind că el este vidat, cum explicaţi încălzirea sa?

IV. STĂRI DE AGREGARE A SUBSTANfîli

4.1. STRUCTURA SUBSTANŢEI /1. Dacă masa unei molecule de hidrogen este 3,346 • 10~27 kg, care este masa unui atom de hidrogen? / 2. Cunoscînd masa unei molecule de apă (3 • IO-26 kg) şi masa unui atom de hidrogen (1,673 • IO-27 kg), calculaţi masa unei molecule de oxigen. 3. Tumînd 1 cm3 de alcool etilic în apa unui ocean, să considerăm că acesta s-ar distribui uniform în toate mările şi oceanele globului, al căror volum însumează 1,37 • IO 9 km3. Ştiind că fiecare decimetru cub de apă, indiferent de unde am lua-o ar conţine 8 molecule de alcool etilic, cîte molecule conţine 1 dm3 de alcool etilic? Cîte molecule conţine 1 kg de alcool etilic, dacă densitatea sa este 0,8 g/cm3? 4. Punînd unul lîngă altul cei IO20 atomi conţinuţi de 1 mm3 de fier, s-ar obţine un lanţ cu lungimea de 2 • IO7 km. Calculaţi diametrul unui atom de fier? 5. Dilatarea sau contractarea unui corp înseamnă creşterea sau micşorarea dimensiunilor moleculelor care îl compun? 6. Comprimarea sau destinderea unui gaz înseamnă micşorarea sau mărirea dimensiunilor moleculelor care îl compun?

7. Puneţi cîteva picături de apă între două lame de sticlă. încercaţi apoi să depărtaţi lamele. Vă va fi foarte greu. De ce? (Temă experimentală.) 8. Moleculele tuturor corpurilor manifestă două proprietăţi de bază: sînt în continuă mişcare şi în continuă interacţiune. Daţi exemple prin care să evidenţiaţi aceste proprietăţi. 4.2. PROPRIETĂŢILE FIZICE GENERALE ALE SUBSTANŢELOR 120

1. FAZA GAZOASĂ 1. Dacă urechile noastre ar fi de cîteva ori mai sensibile, atunci am auzi un zgomot continuu. Ştiţi cui s-ar datora el? 2. încercaţi să faceţi o analogie între viteza de propagare a unui fenomen de difuzie şi viteza de înaintare a unui om care aleargă printr-o sală plină cu oameni sau printr-o pădure deasă. în acest fel veţi reuşi să înţelegeţi o situaţie aparent paraT doxală: deşi viteza unei molecule este de ordinul 1 km/s, totuşi viteza difuziuni1 moleculare este de ordinul 1 cm/s. 3. Este posibil ca în timpul mişcării dezordonate, moleculele unui gaz să se separe de moleculele celuilalt gaz? 4. O masă de gaz în care există diferenţe de presiune sau diferenţe de temperatură, sau diferenţe de densitate, este o masă în echilibru? 5. Se pot forma curenţi de convecţie într-o masă de aer în echilibru termic? 6. Dacă gazele sînt expansibile, cum explicaţi faptul că Pămîntul şi-a menţinut atmosfera, în timp ce Luna nu are atmosferă? 7. Ce legi cunoaşteţi privind comportarea corpurilor gazoase? 8. La puţin timp după ce trece o maşină simţim că trece pe lîngă noi un curent de aer în acelaşi sens cu sensul de mişcare al maşinii. Cum explicaţi? 9. Viteza vîntului creşte sau scade, atunci cînd altitudinea creşte? De ce? 10. Se dau doi cilindri coaxiali (fig. VII.114). Cel exterior este rotit de un motor, iar cel interior este suspendat de un fir subţire. Ce se va întîmplă dacă punem în mişcare cilindrul exterior? Cum explicaţi? Ce s-ar observa dacă experimentul s-ar face pe Lună? 11. Cum explicaţi creşterea presiunii unui gaz prin încălzire?

2. FAZA LICHIDĂ 1. într-un vas cu apă, lăsaţi să cadă cîteva picături de cerneală. Ce veţi constata? Cum explicaţi? (Temă experimentală.) 2. Care dintre afirmaţiile de mai jos sînt adevărate? a. Viteza apei unui rîu este mai mare la adîncime decît la suprafaţă. b. Viteza apei unui rîu este mai mare la maluri decît la mijlocul rîului. Justificaţi răspunsul vostru. 3. Dacă printr-o conductă curge apă, viteza sa este: a) aceeaşi în orice punct al unei secţiuni transversale a conductei; b) mai mare în punctele laterale decît în punctele centrale; c) mai mare în punctele centrale decît în punctele laterale. 4. Care este forma suprafeţei libere a unui lichid în echilibru într-un vas în repaus, departe de pereţii vasului? 5. Examinaţi forma suprafeţei apei dintr-un vas în apropierea peretelui vasului. Are importanţă faptul că vasul este de sticlă sau din parafină? Examinaţi forma suprafeţei mercurului dintr-un vas în apropierea peretelui vasului. Are importanţă faptul că vasul este de sticlă sau de fier? (Temă experimentală.) 6. Forma suprafeţei unui lichid în apropierea peretelui vasului depinde de: a) natura lichidului; b) natura peretelui vasului; e) natura lichidului şi natura peretelui vasului. 7. Dacă forţele de coeziune moleculară a apei ar fi mai mari decît forţele de adeziune dintre moleculele apei şi moleculele pielii noastre, ne-am mai putea spăla cu apă? 8. De ce nu ne putem spăla pe mîini cu apă, atunci cînd mîinile ne sînt unsuroase? 9. în apropierea unui perete de gheaţă ce formă are suprafaţa apei? Apa udă gheaţa?

121

(Temă experimentală.) 10. Aşezaţi un inel de aţă, pe pelicula de lichid gliceric de pe un cadru de sîrmă. Cu un ac, înţepaţi membrana în interiorul conturului neregulat al firului. Ce formă va lua firul? Dovedeşte acest rezultat faptul că suprafaţa peliculei are tendinţa de a-şi micşora aria, asemenea unei membrane elastice întinsă? (Temă experimentală.) 11. Confecţionaţi un dreptunghi avînd două din laturile paralele din sîrmă, iar celelalte două din aţă subţire. Introduceţi dreptunghiul într-un lichid gliceric. Ce formă va avea pelicula de lichid după ce veţi ridica dreptunghiul? (Temă experimentală.) 12. Confecţionaţi un cub ale cărui laturi să fie făcute din sîrmă subţire. Introduceţi-1 în lichid gliceric. Descrieţi ce se va observa şi motivaţi de ce. (Temă experimentală.) 13. Luaţi două plăci de sticlă, bine curăţite. Puneţi-le în poziţie verticală într-un vas cu apă colorată, la distanţa de 2 mm. Adîncimea apei să fie mai mică decît înălţimea plăcilor. Apa se va afla şi între plăci la acelaşi nivel cu apa din vas? Apropiaţi plăcile. Ce observaţi? (Temă experimentală.) 14. Introduceţi, în ceaşca cu ceai, numai un colţ al unei bucăţi de zahăr. în scurt timp toată bucata de zahăr se umezeşte. Cum explicaţi? 15. Cum explicaţi urcarea umezelii prin pereţi? 16. Puneţi într-un pahar o linguriţă de ulei de bucătărie. Adăugaţi alcool etilic pînă acoperiţi stratul de ulei, apoi turnaţi apă. Ce observaţi pe măsură ce adăugaţi apă? (Temă experimentală.) 17. De ce o picătură de mercur pusă pe masă nu are formă sferică? 18. în absenţa unor forţe exterioare, o picătură de lichid va lua o formă geometrică cu aria suprafeţei minimă, datorită forţelor de tensiune superficială. Pentru un volum dat, corpul care are aria suprafeţei minimă este: a) un cub; b) o sferă; c) un con. 19. Ce consecinţă are, asupra ariei suprafeţei, unirea a două picături de mercur eu raze egale? 20. Pentru unirea a două picături de mercur.este neeeaar un consum de energie? Dar pentru ruperea unui picături? 1. Sînt în mişcare moleculele corpurilor solide? Dar în interacţiune? Comparaţi aceste proprietăţi cu aceleaşi proprietăţi ale moleculelor corpurilor gazoase şi lichide. 2. Toate corpurile (gazoase, lichide, solide) opun rezistenţă la micşorarea volumului. Care dintre ele opun rezistenţă şi la schimbarea formei? 3. Deformarea unui corp solid determină variaţia volumului acestuia? Dar aria . suprafeţei sale se modifică? 4. Prin ce se deosebesc corpurile cristaline de cele amorfe? 5. Presupunînd că moleculele unui corp solid ar fi de forma unor sfere identice, cîte molecule se pot grupa în jurul unei molecule date, pentru a forma o structură compactă, ştiind că centrele sferelor sînt în acelaşi plan. 6. Corpurile amorfe nu au punct de topire bine determinat. Ce importanţă are acest fapt, în industria de prelucrare a sticlei? 7. Există corpuri solide a căror rezistenţă mecanică este mai slabă pe anumite direcţii. Această proprietate se numeşte clivaj. Un corp care are această proprietate este izotrop sau anizotrop? Daţi exemple. 4.3. TRANSFORMĂRI DE STARE DE AGREGARE 1. Cum explicaţi faptul că geamul de la bucătărie se abureşte mai mult decît 122

geamul de la dormitor? 2. Cînd se aburesc ochelarii: cînd trecem de afară în cameră, sau cînd trecem din cameră afară? 3. Cum explicaţi formarea picăturilor de ploaie? 4. Sînt vapori de apă, în aerul pe care îl respirăm? Cînd se observă mai uşor acest lucru? Cum explicaţi? 5. Ce condiţie trebuie îndeplinită, pentru a putea separa două lichide prin distilare fracţionată? 6. Se ştie că difuziunea a două lichide miscibile este un fenomen ireversibil. Şi totuşi, prin distilare, se reuşeşte separarea componentelor amestecate. Această separare s-a realizat de la sine, sau a necesitat un consum de energie? 7. Prin topire, gheaţa absoarbe sau cedează căldură? Ce se întîmplă cu energia intemă a gheţii prin topire? 8. Prin îngheţare, apa absoarbe sau cedează căldură? Ce se întîmplă cu energia intemă a apei prin solidificare? 9. 1 kg de gheaţă cu temperatura de 0°C şi 1 kg de apă cu temperatura de 0°C, sînt în echilibra termic? 10. Este suficient să încălzim o bucată de plumb pînă la temperatura de topire (327°C) pentru ca aceasta să se topeasoă? 11. Căldura necesară topirii unui kilogram de plumb la presiune atmosferică normală este de 20900 J. a. Ce condiţie trebuie îndeplinită pentru ca, absorbind această căldură, bucata de plumb să se topească? £>. Ce căldură va elibera aceeaşi cantitate de plumb în timpul solidificării? " 12. 1 kg de Al aflat la temperatura de topire (660°C) şi 1 kg de Fe aflat la temperatura de topire (1 535°C), vor necesita pentru topire călduri egale? 13. Cunoscînd căldura specifică a gheţii (2 090 J/kg • grd), căldura latentă de topire a gheţii (3,3 • IO5 J/kg) şi căldura specifică a apei (4 185 J/kg • grd), stabiliţi care dintre următoarele transformări necesită un consum mai mare de căldură: a. încălzirea cu 1°C a 1 kg de gheaţă de la temperatura de —10°C pînă la temperatura de —9°C; l. transformarea a 1 kg de gheaţă cu temperatura de 0°C în apă cu temperatura de 0°C; c. încălzirea cu 1°C a 1 kg de apă de la temperatura de +9°C pînă la temperatura de flO°C. 14. Ce căldură este necesară, pentru ca dintr-un bloc de gheaţă cu masa de 5 kg şi cu temperatura de — 10°C să obţinem apă cu temperatura de +10°C? Cîtă căldură ar mai trebui, pentru ca din apa astfel obţinută să rezulte 5 kg de vapori de apă? (c gheaţ&= 2 090 J/kg • grd; h„p. = 3,3 • 105J/kg; capa=4185 J/kg • grd; ^■vaporizare = 23 • IO5 J/kg.)

INDICAŢII ŞI RĂSPUNSURI

1.1. FORŢA 1.

EFECTELE INTERACŢIUNII

3. Şina.

5. Mingea interacţionează numai cu Pămîntul dacă, din aruncare, pătrunde direct în coş. Este vorba în acest caz de un efect dinamic al unei interacţiuni. Mingea poate să interacţioneze şi cu panoul şi cu inelul coşului. în aceste cazuri avem de-a face atît cu efecte dinamice cît şi cu efecte statice. 9. Nu, deoarece Luna nu are atmosferă. 11. a. (.N); b. (L); c. (R); d. (M).

2. FORŢA — MĂRIME VECTORIALĂ 1. A măsura o forţă înseamnă a o compara cu o altă forţă, aleasă prin convenţie ca unitate de măsură. 3. Modulele forţelor sînt egale, punctele de aplicaţie coincid, iar direcţiile sînt diferite. Ca urmare vectorii care reprezintă aceste forţe nu sînt identici. 4. Din notaţia F = 20 N, lipsesc informaţii referitoare Ia orientarea forţei. Din desen, lipsesc informaţii referitoare la modulul forţei. 5. Fx = 177 N; F2 = 118 N. 6. F1 *= 102 N; Ft = 118 N. —>

—>■

^^

8. Nu. Fx =£ Fz, chiar dacă Fx = F2, deoarece orientările lor sînt diferite. 3. COMPUNEREA FORŢELOR CONCURENTE 4. e. 5. F = 5 N. 6. Cele două forţe n-au fost reprezentate la aceeaşi scară, iar unghiul dintre ele n-a fost măsurat exact. 7. Da. Atunci cînd unghiul dintre direcţiile celor două forţe este de 120°. 9. a. Direcţia firului şi direcţia forţei rezultante coincid. b. F = 50 N. 11. Modulul forţei rezultante este F = 100 ]/ 3 N. Direcţia forţei rezultante coincide cu direcţia diagonalei cubului, care pleacă din originea comună a celor trei forţe. 12. F — 0. 13. Compunînd grafic prin regula paralelogramului oricare două forţe, rezultanta este egală în valoare, are aceeaşi direcţie, dar este orientată în sens opus faţă, de cealaltă forţă.

4. TIPURI DE FORŢE Forţa de greutate 5. în punctul de pe Pămînt care este simetricul, faţă de centrul Pămîntului, locului unde ne aflăm. 8. îndoind frînghia. 10. e). Forţa elastică 1. Nu. Este forţa elastică din praştie. .4. Da. 8. în cădere scaunul comprimă un resort. Forţa elastică din resort opreşte scaunul.

124

9. Fe = 45 N. Forţa de frecare 2. Indicaţia dinamometrului reprezintă tensiunea (forţa) din fir. Valoarea sa este egală cu valoarea forţei de frecare. 4. Mărimea forţei de frecare nu depinde de ariasuprafeţei de contact a corpurilor. 5. Mărimea forţei de frecare este direct proporţională cu valoarea greutăţii corpului. 6. Mărimea forţei de frecare depinde de natura suprafeţelor aflate în contact. 9. a. Dv b. Dt indică = Ffl + Ff2 + Ff3 = F; Dz indică F2 = Fft + Ffa; Dz indică Fz = Ff3.

5. PRINCIPIUL ACŢIUNILOR RECIPROCE 1. Forţa cu care omul împinge în perete este acţiunea F. Forţa cu care peretele reacţionează asupra omului este reacţiunea R. Conform principiului acţiunilor reciproce R = — F. Efectele celor două forţe nu sînt comparabile, deoarece masele corpurilor nu sînt comparabile. 2. Căruciorul se deplasează în sens invers. 3. Bila interacţionează cu suportul, prin intermediul firului şi cu Pămîntul. Asupra bilei acţionează două forţe a căror rezultantă este nulă. 4. în total apar 12 forţe. Asupra fiecărui corp acţionează 3 forţe. 6. Partea inferioară a mingii se deformează ca urmare a reacţiunii suprafeţei pe care se află mingea, iar partea superioară se deformează ca urmare a acţiunii piciorului. ■* 9. Acţiunea celuilalt copil (F)\ greutatea sa (O); reacţiunea suprafeţei pe oare se sprijină R. 12. Şi acul atrage Pămîntul, dar masa Pămîntului fiind foarte mare în comparaţie cu masa acului, efectul acestei forţe este neglijabil. 15. Nu. Maimuţa trage de oglindă cu o forţă, iar oglinda reacţionează cu o forţă egală ca valoare dar de sens contrar. 16. La jumătatea distanţei iniţiale dintre copil şi sanie. 1.2. LUCRUL MECANIC ŞI ENERGIA MECANICĂ 1. MIŞCAREAMECANICĂ. DEPLASAREA 1. A.

= 0; t2 = 1=^;

tt = fcis>. V

B-dy = 4(l —10); d2 = 3 d5

V

(Z = 0.

— î0);

V

da

= «Lzlâ. V

= 2 (l— l0); dt

=î

l0\

C.