Fizica

                                                 FIZICA

            Fizica este o ştiinţă a naturii care studiază structura materiei, proprietăţile generale, legile de mişcare, formele de existenţă a materiei, precum şi transformările reciproce ale acestor forme.

            Fizica este înrudită cu celelalte ştiinţe ale naturii:

-         chimia se ocupă de interacţiunea atomilor de a forma molecule;

-         geografia modernă studiază fizica pământului (geofizica);

-         astronomia are legătură cu fizica stelelor şi a spaţiului interstelar;

-         biofizica şi biochimia studiază aceleaşi tipuri de legi.

Idei despre lumea fizicii datează din antichitate, dar, ca obiect de studiu, fizica a apărut la sfârşitul secolului al XIX-lea.

În antichitate, babilonienii şi egiptenii au observat mişcările planetelor, au prezis eclipsele, dar nu au reuşit să găsească legile care guvernează mişcările planetelor.

Civilizaţia greacă a adăugat foarte puţin la descoperirile anterioare, pentru  că au admis, fără a critica, ideile celor doi filosofi Platon şi Aristotel, care nu acceptau experimentele practice.

La Alexandria, Arhimede a făcut numeroase mecanisme practice. A inventat mecanismul pârghiei şi cel al înşurubării, a descoperit principiul măsurării densităţii corpurilor solide prin scufundarea lor în lichide.

Astronomul grec Aristarchus din Samos a măsurat proporţia distanţelor de la Pământ la Soare şide la Pământ la Lună.

Eratosthenes, matematician, astronom şi geograf, a determinat circumferinţa Pământului şi a desenat o hartă a stelelor; astronomul Hipparchus a descoperit succesiunea echinocţiilor; matematicianul şi geograful Ptolemeu a propus sistemul de mişcare planetară, în care Pământul era în centru, iar Soarele, Luna şi stelele se învârteau pe orbite circulare în jurul lui.

În perioada Evului Mediu, s-a încercat avansarea cercetărilor în ştiinţele naturii, dar nu s-a reuşit.

În timpul Renaşterii, s-au făcut încercări pentru a interpreta comportamentul stelelor.

Filosoful Nicolaus Copernicus a susţinut că planetele se mişcă în jurul Soarelui – sistemul heliocentric. El era convins că orbitele planetelor sunt circulare.

Astronomul german Johannes Kepler a confirmat teoria heliocentrică.

Galileo Galilei şi-a construit un telescop şi începând cu 1609, a confirmat sistemul heliocentric, prin observarea planetei Venus. El a descoperit suprafaţa neregulată a Lunii, primii patru sateliţi luminoşi ai lui Jupiter, pete pe Soare, multe stele din Calea Lactee.

În secolul al XVII-lea, Isaac Newton a enunţat principiile mecanicii, a formulat legea gravităţii universale, a separat lumina albă în culori, a propus teoria propagării luminii, a inventat calculul integral şi deferenţial. Prin descoperirile sale, a acoperit o suprafaţă enormă în ştiinţele naturii. A fost capabil să arate că atât legea lui Kepler a mişcării planetare cât şi descoperirile lui Galilei despre corpurile căzătoare sunt urmarea combinării celei de-a II-a legi a mişcării cu legea gravitaţiei dată de el. A prezis apariţia cometelor, a explicat efectul Lunii în producerea mareelor şi succesiunea echinocţiilor.

Principalele ramuri ale fizicii sunt: mecanica, electricitatea şi magnetismul, termodinamica, fizica atomică şi moleculară, mecanica cuantică, fizica nucleară.

Mecanica 

Legile lui Newton au dus la dezvoltarea mecanicii. Newton a avut o contribuţie majoră în descrierea forţelor în natură, în special a forţelor gravitaţionale.

Fizicienii de astăzi ştiu că mai există trei forţe fundamentale, în afară de cea a gravitaţiei: forţele electromagnetice, forţele de interacţiune nucleară şi forţele radioactivităţii.

Forţele gravitaţionale guvernează mişcarea planetelor şi poate fi responsabilă de posibilul colaps gravitaţional, care este ultimul ciclu din viaţa unei stele.

Masa gravitaţională a unui corp este proprietatea care determină răspunsul la orice forţă exercitată asupra corpului.

Forţa gravitaţiei este cea mai slabă dintre cele patru forţe ale naturii referitoare la particulele elementare.

În ciuda importanţei macroscopice, forţa gravitaţională rămâne slabă şi de aceea, corpurile trebuie să fie foarte mari ca să fie simţite de alt corp.

Legea gravitaţiei universale a fost dedusă din observaţiile mişcărilor planetelor, înainte de a fi verificate experimental. Demonstraţia experimentală a fost făcută de Henry Cavendish în 1771.

Matematicianul elveţian Leonhard Euler a formulat, pentru prima oară, ecuaţia mişcării pentru corpurile rigide, în timp ce Newton a lucrat cu mase concentrate într-un punct, care acţionau ca particule

 MECANICA

     Isaac Newton a pus bazele teoretice ale mecanicii clasice,continuand opera lui Galileo Galilei.
 Mecanica este ramura fizicii care se ocupa cu miscarea corpurilor materiale si cu fortele care determina miscarea.Cand impingem sau tragem un corp spunem ca exercitam o forta asupra lui.Forta de care ne dam seama, zi de zi, este forta de atractie gravitationala exercitata asupra fiecarui corp fizic de catre pamant.Ea este numita greutatea corpului.Fortele gravitationale pot actiona in spatiu de la distanta, fara contact direct.
 Mecanica este impartita in trei parti:DINAMICA, CINEMATICA,STATICA
DINAMICA
 Este partea mecanicii care include atat studiul miscarii cat si cel al fortelor care produc miscarea.In sens larg, dinamica include aproape toata mecanica.Acceleratia centrului de greutate al unui corp coincide cu acceleratia unui punct material de masa egala cu cea a corpului.Lega gravitationala a fost descoperita de NEWTON.Legea gravitatiei a lui NEWTON poate fi enuntata astfel:orice particula de materie din univers atrage orice alta particula cu o forta care este direct proportionala cu produsul maselor particulelor si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele.

  CINEMATICA

 Este ramura mecanicii,in care pentru descrierea miscarii sunt folosite metode matematice fara a lua in calcul fortele si masele sistemului.Miscarea poate fi definita ca o modificare continua a pozitiei.Miscarea completa este cunoscuta daca stim cum se misca fiecare punct al corpului.Pozitia unui mobil este precizata prin proiectile lui pe cele trei axe ale unui sistem de coordonate ortogonale.Pe masura ce mobilul se misca de-a lungul unei traiectorii din spatiu, proiectile lui se misca in lungul celor trei axe.Miscarea rectilinie, este miscarea unui mobil in lungul unei drepte 

 STATICA

 Este acea parte a mecanicii care trateaza cazurile particulare in care acceleratia este zero si studiul sistemelor de forte echivalente si al conditilor de echilibru.
ISAAC NEWTON a formulat principile fundamentale ale mecanicii clasice, care sunt admise ca postulate deoarece nu au putut fi dovedite pe cale toretica sau experimentala.
 

 Electricitate şi magnetism 

Deşi grecii antici ştiau proprietăţile electrostatice ale chihlimbarului, iar chinezii au făcut magneţi încă din 2700 î.Chr., experimentarea şi înţelegerea electricităţii şi a fenomenelor magnetice nu s-au realizat până la sfârşitul secolului XVIII. În 1785, fizicianul francez Augustin de Coulomb a confirmat, experimental, că sarcinile electrice se atrag şi se resping, conform unei legi similare cu cea a gravitaţiei. O particulă încărcată cu sarcină pozitivă, atrage o particulă încărcată cu sarcină negativă şi au tendinţa de a accelera una spre cealaltă. În 1800, fizicianul italian Alessandro Volta a descoperit bateria chimică.

Fizicianul german Georg Simon Ohm a descoperit existenţa unei proporţionalităţi simple şi constante între curentul continuu şi puterea electromotoare dată de baterie, cunoscută drept rezistenţa circuitului.

Concepţia istorică de magnetism, bazată pe existenţa unei perechi de poli încărcaţi cu sarcini opuse, a apărut în secolul al XVII-lea, datorită muncii lui Augustin de Coulomb.

Prima conexiune între magnetism şi electricitate a apărut ca urmare a experimentelor făcute de fizicianul şi chimistul olandez Hans Christian Oersted, care, în 1819, a descoperit că acul magnetic poate fi influenţat de o sârmă din apropiere, încărcată cu sarcină electrică.

Andre Marie Amper a arătat, experimental, că două fire electrice se atrag ca doi poli magnetici.

În 1831, Michael Faraday descoperă că, fără a fi conectat la o baterie, curentul electric poate fi indus într-un fir.

În 1887, Heinrich Rudolf Hertz, fizician german, a avut succes în generarea unor unde electromagnetice care se propagau în spaţiu cu viteza luminii. Aceste unde au fost produse cu ajutorul curentului electric. Astfel, s-au pus bazele radioului, radarului, televiziunii şi a altor forme de telecomunicaţie.

Propagarea lineară a luminii era cunoscută din antichitate. Grecii antici credeau că lumina este corpusculară. În secolul XVII, Isaac Newton a dat o teorie bazată pe proprietatea corpusculară a luminii. Robert Hooke – fizician şi Christiaan Huygens – astronom, matematician şi fizician, au propus o teorie de undă, dar nu s-a putut face nici un experiment pentru a demonstra oricare dintre cele două teorii, până la demonstraţia de interfaţă a luminii, realizată de Thomas Young, în prima parte a secolului XIX. O altă demonstraţie a fost făcută de fizicianul francez Fresnel, în favoarea teoriei de undă.

Termodinamica

A început să fie demonstrată de fizicieni în secolul XIX:

-         William Thomson (legea I a termodinamicii);

-         Nicolas Leonard Sadi Carnot (legea a II-a a termodinamicii, 1824);

-         Joseph Louis Gay-Lussac şi Jacques Alexandre Cezar-Charles (transformarea izobară, izocoră şi izotermă şi adiabată).

Teoria cinetică

Conceptul modern al atomului a fost propus de chimistul şi fizicianul britanic John Dalton în 1808.

Teoria lui Dalton a fost continuată şi definită de fizicianul şi chimistul italian Amedeo Avogadro în 1811, dar nu a fost acceptată decât peste 50 ani, când a pus bazele teoriei cinetice a gazelor.

În 1880, cele mai multe fenomene puteau fi explicate de mecanica newtoniană, teoria electromagnetică a lui Maxwel, termodinamică şi statistica mecanică a lui Boltzmann. 

Probleme precum determinarea proprietăţilor eterului şi explicaţia spectrului de radiaţii din solide şi gaze erau necunoscute. Aceste fenomene au pus baza unei revoluţii ştiinţifice. Au fost făcute o serie de descoperiri remarcabile ale ultimului deceniu al secolului al XIX-lea: descoperirea razelor X de către W. C. Roentgen în 1895; descoperirea electronului de către J. J. Thomson în 1895; a radioactivităţii de către A.H. Becquerel în 1896 şi a efectului fotoelectric de către Hertz, W. Hallwachs şi P.E. Alenard în perioada 1887-1889.

Toate aceste descoperiri au fost explicate în primii 30 de ani ai secolului XX prin teoria cuantică şi teoria relativităţii, punând bazele fizicii moderne.

Fizica modernă

Teoria relativităţii

În 1905, Albert Einstein a formulat teoria relativităţii. El a continuat şi definitivat experimentul făcut de Michelson-Morley.

În 1915, Einstein generalizează ipoteza sa şi formulează teoria generală a relativităţii, care se aplică tuturor sistemelor ce se accelerează unul faţă de celălalt.

Teoria cuantică

Spectrul emis de corpuri luminate a fost pentru prima dată explicat de fizicianul Max Planck.

Planck a făcut presupunerea că moleculele pot emite unde electromagnetice.

Fotoelectricitatea

Principalele aspecte ale fenomenului de fotoelectricitate sunt:

-         energia fiecărui fotoelectron depinde de frecvenţa luminii şi nu de intensitate;

-         rata emisiei de electroni depinde de intensitatea luminii şi nu de frecvenţă;

-         fotoelectronii sunt emişi imediat ce lumina atinge suprafaţa de emisie.

Aceste observaţii nu au putut fi explicate prin teoria electromagnetică a lui Maxwell.

Einstein a presupus în 1905 că lumina poate fi absorbită numai în fotoni. Fotonul dispare complet în procesul de absorbţie, iar toată energia lui se duce la un electron din metal. Cu această presupunere, Einstein a extins teoria cuantică dată de Planck, dând o importanţă deosebită dualităţii undă-particulă a luminii. Pentru aceasta, în 1921, Einstein a primit Premiul Nobel în fizică.

Razele X

Au fost descoperite de Roentgen şi au fost prezentate, în 1912, ca radiaţii electromagnetice de lungime foarte scurtă, de către fizicianul Max Theodor Felix von Lane şi colaboratorii săi.

Mecanismul producerii razelor X s-a arătat a fi un efect cuantic. În 1914, fizicianul britanic Henry Gwin-Jeffreis Moseley a folosit spectrograma de raze X pentru a dovedi că numărul atomic al elementelor este acelaşi cu poziţia sa în tabelul periodic al elementelor.

Mecanica cuantică modernă

A fost cercetată şi demonmstrată pentru prima dată între anii 1923-1930: Louis Victor (1923), Clinton Joseph Davisson, Lester Halbert Germer şi George Paget Thomson (experimentele din 1927) precum şi Werner Heisenberg, Max Born, Ernst Pascual Jordan şi Erwin Schrödinger.

Dezvoltarea fizicii din 1930 până în prezent

Dezvoltarea fizicii s-a bazat pe descoperirile fundamentale realizate până în 1930 şi pe evoluţia ulterioară a tehnologiei.

Radiaţiile cosmice

Au fost descoperite în 1911 de Victor Franz Hess. Acestea au fost cercetate mai bine odată cu lansarea în spaţiu a unui satelit artificial în 1959.

Fizica nucleară

În 1931, fizicianul american Harold Clayton Urey descoperă izotopul de hidrogen şi fabrică apa grea.

Fizicienii francezi Irene şi Frederic Joliot-Curie produc pentru prima oară nuclee radioactive artificiale (1933-1934).

Fizicianul englez Otto Robert Frisch a descoperit că unele nuclee de uraniu pot fi divizate în două, fenomen numit fisiune nucleară. În acelaşi timp, o energie enormă este eliberată, împreună cu o parte de neutroni. Aceste rezultate susţineau posibilitatea unei reacţii în lanţ, obţinută de Fermi şi colaboratorii săi în 1942, când a intrat în funcţiune primul reactor nuclear. Dezvotarea tehnologiei a fost foarte rapidă, astfel încât în 1945 a fost realizată bomba nucleară de către fizicianul american Robert-Oppenhelmer. În 1956, în Marea Britanie intră în funcţiune primul reactor nuclear pentru producerea energiei electrice.

Studiind energia stelelor, s-a dovedit că în interiorul acestora au loc o serie de reacţii nucleare, la temperaturi de milioane de grade. S-a observat, astfel, că patru nuclee de hidrogen se transformă într-un nucleu de heliu. Acest proces s-a numit fusiune nucleară. Aşa s-a creat bomba cu hidrogen, care s-a detonat, pentru prima oară, în 1952 şi s-a demonstrat a fi mai puternică decât bomba cu fisiune. Pentru realizarea temperaturii de fusiune, este necesară o bombă cu fisiune.

În 1993, la Universitatea Princeton s-a produs, într-un mediu controlat, reacţia de fusiune în scopul obţinerii energiei electrice.

Plasma

Plasma este orice substanţă (gaz, de obicei) ai cărei atomi au unul sau mai mulţi electroni pierduţi. Electronii detaşaţi rămân în volumul de gaz neionizat. Ionizarea poate avea loc dacă este introdusă energie în concentraţie mare.

Plasma este găsită, de exemplu, în surse de lumină umplute cu gaz (neoane) şi în spaţiul interstelar, unde hidrogenul este ionizat de radiaţii.

Lasere

Laserul, o descoperire recentă şi importantă, este prescurtarea de la “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations”.

Laserul poate conţine gaze, lichide şi solide drept substanţă lucrătoare.

Un număr mare de atomi este ridicat la un nivel de energie foarte mare şi sunt forţaţi să elibereze această energie simultan, producând o lumină continuă. O tehnică similară este folosită în producerea microundelor.

Utilizarea laserului a fost dezvoltată în perioada 1950-1960 de către americanii Gordon-Gould şi Charles Hard Townes ş.a.

Laserul este astăzi foarte folosit în cercetare, comunicaţii, medicină, navigaţie, metalurgie, fusiune şi tăierea precisă a metalelor.

Bozonul Higgs, Particula lui Dumnezeu 

Peter Higgs e un englez care, plictisindu-se, s-a apucat să studieze fizica. Luându-şi doctoratul în Londra, devenit cunoscut pentru ideile despre cum particulele au început să aibă masă.

Se zvoneşte că la început, nicio particulă din univers nu avea masă. Însă, spre nemulţumirea multor fete, care ar fi vrut să aibă o masă de exact 0 kg, asemănătoare cu cea a supermodelelor, această stare de lipsă a masei n-a durat decât o fracţiune de secundă.

După ce acel timp s-a scurs, ceva s-a întâmplat. Higgs ne spune că bozonul lui a dat masă particulelor care meritau asta. Dacă Prof. Higgs are dreptate, îi dăm premiul Nobel. Dacă s-a înşelat, îi trimitem factura cu costul LHC-ului.

LHC-ul încearcă să caute acest bozon prin crearea unor condiţii foarte asemănătoare cu cele din acea secundă de început de acum 13.7 miliarde de ani.

Iniţial, bozonul acestuia a fost numit “particula dată dracului” (goddamn particle), referindu-se la faptul că nici dracul nu o putea găsi. Dar un tip de la o editură unde se publica o carte de populariare şi-a băgat coada, fiind nemulţumit de acest nume, şi a spus că o să aibă mai mult succes de piaţă “Particula lui Dumnezeu” sau “Particula Dumnezeu” (God Particle).

Higgs s-a cam supărat puţin de numele lui Dumnezeu (el fiind puţin cam ateu), dar noi credem că mai mult e supărat pe faptul că Dumnezeu îi înlocuieşte numele lui în presă.
Găurile negre, Large Hadron Collider şi şaormarul 


Astăzi eram la o şaormărie şi îl aud pe şaormar discuta la telefon cu un amic despre găurile negre şi despre “gravitaţia imensă” pe care o au.

Probabil că şaormarul era un avid cititor al presei româneşti, pentru că era îngrozit de experimentul LHC şi îi înjura pe “nenorociţii ăştia de savanţi” care vor să distrugă pământul cu experimentele lor demne de Dr. Evil.

Într-o paranteză, acest blog este mândru de a fi prima sursă neştiinţifică, ilogică şi alarmistă din România care să scrie despre acest experiment, scriind despre el încă din August 2007.

Presa românească a urmat buna tradiţie a catastrofismului absurd: isteria cauzată ne aduce aminte de cutremurologul Vergil Hâncu, ale cărui profeţii pseudo-ştiinţifice au fost publicate pe larg de presă. În noaptea prezicerii, mulţi bucureşteni şi-au luat pături şi perne şi au dormit sub cerul liber în parcuri.

Dar presa noastră se face cunoscută nu prin încrederea pe care o avem în ea, ci prin titluri senzaţionaliste. Dacă-l sperie pe bietul şaormar, atunci ei au de câştigat mai mult decât dacă l-ar informa.
Fuziunea nucleară sau soarele într-o cutie. 

Nu ar fi minunat să producem electricitate prin aceeaşi metodă prin care produce soarele energie? Să pui o linguriţă de apă drept combustibil şi să-ţi rezulte destulă electricitate pentru o ţară întreagă, fără poluare şi doar cu câteva grame de heliu ca deşeu?

Da, ar fi grozav, dar problema este construcţia cutiei în care să punem acel soare. Ne trebuie o cutie destul de rezistentă să ţină în ea materie cu temperatură de peste o sută de milioane de grade Celsius şi neutroni care au energii de milioane de electron-volţi. La astfel de temperaturi, orice recipient se va topi, iar la astfel de energii, simpla ciocnire a lor cu pereţii “cutiei” ar duce la o radioactivitate în pereţii “cutiei”.

De prin anii ‘60 încoace, fuziunea a fost o tehnologie care se afla în mod perpetuu la vreo 20 de ani în viitor. Astăzi, lucrurile arată puţin mai bine în perspectivă, pentru că în doar 10 ani va fi gata primul reactor la o scală mai mare şi probabil că în vreo 20 de ani va fi gata primul reactor comercial.

Acel reactor este “Reactorul Termonuclear Experimental Internaţional”, care a fost rebotezat ITER după ce departamentul de PR şi-a dat seama că nu e o idee bună să includă cuvintele “Termonuclear” şi “Experimental” în aceeaşi frază. Construcţia va începe anul viitor în sudul Franţei şi dă anumite speranţe pentru înlocuirea combustibililor fosili, dar într-un viitor nu foarte apropiat.

Pământul va fi înghiţit de o gaură neagră 

Marele Ciocnitor de Hadroni (Large Hadron Collider) va intra în funcţiune în Elveţia în 2008 şi va răspunde la multe din întrebările care există în fizică la ora actuală. Se vor afla răspunsuri despre antimaterie, supersimetrie, materie întunecată, gravitaţie, dimensiunile universului, bozonii lui Higgs, barioni şi multe alte lucruri interesante pentru fizicieni.

Însă anumite persoane cu mai puţin spirit de aventură vor să ne strice distracţia şi ne aduc aminte că se poate să se creeze nişte găuri negre, care ar putea înghiţi pământul. “La dracu cu bozonii lui Higgs! Nu vreau să mor!” spune un astfel de spoilsport.

De fapt, găurile negre, dacă vor fi create, probabil că vor dispare de la sine din cauza radiaţiei lui Hawking. E adevărat că această radiaţie nu a fost observată direct vreodată, ci este ceva teoretic, dar fizicienii ne spun că aproape sigur nu se va întâmpla nimic rău cu Pământul. Însă nu este recomandat să faci un pariu cu un fizician pe tema asta: dacă Pământul e distrus, e clar că nu-ţi va plăti banii meritaţi.

Printre motivele de îngrijorare mai este şi posibilitatea creării de materie ciudată, “strange matter”. Nu mi se pare deloc îngrijorător: vor exista plante ciudate, care sunt mâncate de vaci ciudate din care se fac hamburgheri ciudaţi mâncaţi de oameni ciudaţi. Iar oameni ciudaţi se găsesc şi acum.

Ar fi mai interesant dacă ar produce materie fermecată, “charm matter”, care i-ar putea contamina pe fizicieni să fie mai fermecători. Dar anumite studii deja ne spun că materia fermecată este probabil instabilă, ceea ce ar face ca o fată iniţial fermecată de vreun fizician să-şi dea seama ce greşeală a făcut întâlnindu-se cu acel tip care spune glume despre quarci.
Ce este mecanica cuantică? 


Mecanica cuantică e interesantă pentru că pare să sfideze multe din regulile fizicii obişnuite. Însă nu există vreo contradicţie cu ce ştim noi: aceste legi ciudate, valabile la nivel microscopic, când sunt compuse la nivel macroscopic ne dau ceea ce putem observa şi noi.

Principiile de bază ale mecanicii cuantice sunt:
1. Totul e format din bucăţici fundamentale

Cuantizarea cantităţilor fizice ne spune că nimic nu e continuu, există câte o unitate fundamentală pentru orice, de la energie la timp şi spaţiu. Astfel orice distanţă este egală cu o valoare n înmulţit cu acea unitate minimă.

Totul e până la urmă format din bucăţi extrem de mici pe care nu are sens să le împarţi mai departe, pentru că oricum nu poţi măsura un timp/spaţiu mai mic decât acea valoare.

Percepţia noastră e, în mod evident, că totul e continuu, dar creierul nostru e adaptat pentru lumea macroscopică. Dacă atingem corpul cuiva, simţim cum este “plin”, “solid”, dar se ştie că 99.99% e format din spaţiu gol, între nucleele atomilor.
2. Totul e şi o undă şi o particulă

Referindu-se în special la lumină, dualitatea undă-particulă, poate fi aplicată la orice particulă. Profesorul meu de liceu amintea că dacă un foton îţi loveşte ochiul, se simte doar efectul undei, adică lumina vizibilă. Însă dacă o piatră te loveşte, se simte doar efectul particulei.
3. Nu poţi şti cu precizie şi unde te afli şi ce viteză ai

Principiul incertitudinii al Heisenberg ne spune că există o anumită incertitudine în determinarea locaţiei şi impulsului.

Cu alte cuvinte dacă afli cu precizie unde se află o particulă, nu poţi să afli impulsul sau viteza, aceasta nefiind din cauza modului în care măsurătoarea se realizează, ci incertitudinea este o lege a fizicii.

Asta a dus la bancul cu Heisenberg oprit de un poliţist, care-l întreabă dacă ştie unde se află, dar H. răspunde că nu ştie, însă ştie cu precizie unde se află.
4. Acţiune ciudată la distanţă

Porecla, dată de Einstein, se referă la “încurcarea/legarea cuantică” (Quantum entanglement), astfel că două particule, aflate la distanţă una de alta, pot fi legate între ele, şi întotdeauna să aibă aceeaşi stare.

Scriitorii de SF folosesc ideea asta pentru comunicaţie cu viteză mai mare decât cea a luminii: îi dai un bobârnac unei particule pe Pământ şi efectul va fi resimţit instantaneu la o altă particulă, la o distanţă de 10 ani-lumină.

Însă cercetătorii ne spun că aşa ceva nu se poate, iar informaţia se va transmite tot cu viteza luminii, iar legarea cuantică nu poate fi utilă la comunicaţii.
Interpretări

În timp ce ideile de bază şi experimentele sunt clare şi acceptate, interpretările sunt mai disputate şi mai ciudate decât experimentele.

Cele mai acceptate idei implică fie existenţa unei particule în mai multe locuri în acelaşi timp (dar cu diferite probabilităţi), fie existenţa unor universuri paralele.

CURENTUL ELECTRIC

Circuitul electric

          Orice porţiune închisă, prin care poate circula curentul electric. Într-un circuit simplu care conţine o baterie, un întrerupător şi un bec. Când întrerupătorul este închis, curentul circulă convenţional de la borna pozitivă a bateriei spre cea negativă, prin întrerupător şi bec, făcându-l să lumineze; curentul se continuă prin baterie.

                  Tensiunea electromotoare

          Tensiunea electromotoare este cea care face ca electronii să se deplaseze în lungul circuitului. Ea este produsă de o diferenţă de potenţial (V). O sursă simplă, cum este o baterie, are două borne, una pozitivă, iar cealaltă negativă, între ele existând o diferenţă de potenţial. Când cele două borne sunt conectate prin intermediul unui circuit, ia naştere un curent, de la punctul cu potenţial mai ridicat, spre cel cu potenţial mai scăzut. O diferenţă de potenţial mare poate produce chiar străpungerea unui izolator, făcând ca prin el să treacă curent. Un fenomen de acest tip se produce în cazul descărcărilor luminoase.

                   Voltul

          Un volt (simbol V) este unitatea de măsură a tensiunii electromotoare sau a diferenţei de potenţial. Denumirea a fost dată după numele savantului italian Alessandro Volta, care a inventat bateria electrică. Voltul reprezintă diferenţa de potenţial între două puncte ale unui conductor parcurs de un curent de un amper, când puterea disipată de acesta este de un watt.

                 Campul electric este proprietatea spatiului  de a permite interactiunea la distanta a corpurilor electrizate.

                 Corpurile electrizate sunt corpuri care se abat de la neutralitatea atomica.

                 Sarcina electrica este marimea fizica scalara care masoara gradul de electrizare a corpurilor.

                  [Q] =  C (Coulomb)

                 Sarcina electrica elementara (e) este cea mai mica sarcina existenta în natura.

  

                 Intensitatea este raportul dintre sarcina care traverseaza o sectiune transversala a unui corp conductor si intervalul de timp în care este treversata sectiunea respectiva ( sarcina care traverseaza în unitatea de timp o sectiune transversala a conductorului).

                  I =     ;    [I]=  1 A

         

                 Diferenta de potential dintre 2 puncte date ale unui camp electric trebuie înteleasa ca o cauza a miscarii corpurilor electrizate.

                           

                                  L = q( V - V)

                 Campul electric se propaga în spatiu cu o viteza egala cu viteza luminii în vid.

                                c = 3x10 m/s

                 Rezistenta electrica : daca la capetele unui corp conductor de  lungime l , si aria  sectiunii transversale S, se aplica o diferenta de potential , prin se stabileste un curent electric.

           V                                                                                  V                      S

                                        U = V - V

                Proprietatea corpurilor de a se opune  trecerii curentului electric se numeste rezistenta electrica.

                Marimea fizica scalara care masoara aceasta proprietate poarta acelasi nume.

                         = 1 (Ohm)

                În cazul unui conductor liniar de lungime l si aria sectiunii S rezistenta electrica este proportionala cu lungime conductorului si invers proportionala cu aria sectiunii.

           R =                    = rezistivitatea (constanta de material)

                Efectul trecerii curentului printr-un conductor este preponderant termic ( conductorul se încalzeste în urma trecerii curentului electric). Efectul termic poarta numele de  efect Joule.

                 Numim curent electric stationar curentul electric a carui intensitate nu se modifica în timp.

LEGEA LUI OHM PENTRU O PORTIUNE DE CIRCUIT

                  Daca la capetele unui conductor este mentinuta o diferenta de potential electric intensitatea curentului care se va stabili prin conductor va fi direct proportionala cu marimea diferentei de potential si invers proportionala cu rezistenta electrica a conductorului.

   

 

                    I =

             Rezistenta electrica este asociata unui corp numit rezistor.

      

                                                  R

           

                  Dispozitive generatoare de energie electrica:

        Dispozitivele care asigura conversia unui tip de energie electrica poarta numele de generatoare electrice.

        Generatoarele electrice au un singur rol: mentin într-un circuit o diferenta de potential constanta la bornele lor.

U = V-V

           E =  tensiunea furnizata de sursa (tensiunea electromotoare)

            r = rezistenta interna a sursei

            Numim cadere de tensiune diferenta de potential înregistrata la bornele unui element dintr-un circuit electric.

             Elementele unui circuit electric simplu:

1.      sursa de tensiune electromotoare;

2.      ghidaje de camp (conductoare);

3.      rezistoare electrice;

4.      nodul de retea – un punct în care se întalnesc minimum trei fire conductoare;

5.      latura retelei – portiunea cuprinsa între doua noduri successive;

6.      ochiul de retea – contur închis din laturi de retea.

             Intensitatea curentului într-o portiune de circuit:

                 V                         Fir conductor                          V

                                    

                              I =  =

                               e1,6x10C

                                L = Q (V - V)

                   Generatoarele electrice sunt dispozitive care mentin o diferenta de potential la bornele lor pe seama unui consum energetic (transformarea energiei din f. chimici, mecanici sau magnetici) în energie electrica. Tensiunea astfel mentinuta de sursa poarta numele de tensiune electromotoare.

                   Rezistorul electric are rolul de a disipa energia electrica sub forma termica.

                   Diferenta de potential la bornele unui rezistor strabatut de curent electric va purta numele de cadere de tensiune.

                  Generatoarele ideale nu consuma din energia pe care o produc , spre deosebire de cele reale , carora li se atribuie formal o rezistenta interna.

        

                 Legea lui Ohm pentru un circuit simplu:

                              E                         r

                 V + E - rxI - RxI = V

                 E = I (r + R)

                  I =

                                  Legile lui Kirckolf

                           I. Legea de conservare a sarcinii electrice

         Conventional intensitatea curentului care intra într-un nod de retea se considera pozitiva , iar intensitatea curentului care iese dintr-un nod de retea , negativa.

         Enunt : suma algebrica a intensitatilor curentilor care traverseaza un nod de retea este nula.

II.Conservarea energiei în lungul unui ochi de retea

Enunt : suma algebrica a tensiunilor electromotoare în lungul unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune în lungul aceluiasi ochi de retea.

!

                 O tensiune electromotoare se considera pozitiva daca sensul arbitrar ales de noi strabate sursa de la minus la plus.

                

                 Consideram caderea de tensiune pozitiva daca sensul curentului prin rezistor coincide cu sensul arbitrar ales de noi.

               Gruparea rezistoarelor :

 a)   în serie -  presupune n rezistoare înseriate legate la o sursa.

b)      în paralel

       Metoda generatoarelor echivalente:

a)generatoare montate în paralel

b)generatoare montate în serie

         Voltmetrul este un dispozitiv care masoara diferentele de potential.

         Voltmetrul se monteaza întotdeauna în paralel pe dispozitivul  la bornele caruia trebuie sa se determine diferenta de potential.

         Ampermetrul (galvanometrul) este un dispozitiv care masoara intensităţi ale curentilor electrici.

                                                                Energia nucleara


"O descoperire in sine nu este niciodata buna sau rea... Bunsau rau este numai modul in care oamenii o folosesc."
Karl Winnacker


Societatea moderna industrializata utilizeaza cantitati mari de energie. In zilele noastre exista o preocupare privind rezervele viitorului si a masurilor care sunt necesare pentru conservarea resurselor.
In unele tari, printe care Canada, Statele Unite ale Americii, Japonia si cele vest europene traiesc aproximativ 12,5% din populatia globului. Cu toate acestea aceste tari consuma nu mai putin de 60% din totalul rezervelor energetice mondiale.
Tarile mai sarace, unde traiesc 87,5% din populatia lumii, consuma doar 40% din rezervele energetice. Aceste tari nu isi permit sa consume suficenta energie pentru a isi hranii, imbraca, educa si adaposti corespunzator populatia. Marea parte a energiei mondiale provine din combustibili conventionali- carbune, petrol, gaze naturale. Combustibilii conventionali s-au format din ramasitele fosilizate ale plantelor si animalelor preistorice. Rezervele de combustibili se consuma cu o viteza alarmanta.
Tarile mai sarace se bazeaza mai mult pe resursele energetice inpuizabile, ca lemnul sau balegarul. Acestea nu sunt suficente pentru a asigura intreg necesarul energetic populatiei aflate in continua crestere, cu aproximativ 9 mil. de oameni pe an.
Mai exista multe alte surse de energie, in cantitati aproape nelimitate. Marea incercare este de a gasi si utiliza aceste resurse inaite ca resursele fosile sa fie complet utilizate.


Carbunele
Carbunele asigura aproximativ 35% din necesarul mondial de energie. Este primul combustibil fosil utilizat pe scara larga. Cea mai mare parte s-a format in perioada carbonifera in urma cu 286-360 de mil. de ani. Padurile tropicale, ferigile uriase si alte plante au putrezit si au fost acoperite de pamant. In timp ce plantele putrezeau, substantele organice se transf..si de beneficiile pe care le-ar aduce consefrvarea celor existente. Lista posibilitatilor de economisire este lunga : izolarea termica a locuintelor, utilizarea unor masini mai mici si rentabilizarea industriilor prin eficientizarea si reciclarea deseurilor matalice si eliminarea consumurilor inutile
Acesti pasi vor duce ar duce in viitor la o folosire mai judicioasa a resurselor tot mai rare si implicit mai scumpe, dar totodata ar adduce si beneficii mediului inconjurator.

                                   Optica

Optica se ocupa cu studiul luminii si a fenomenelor luminoase.

Fenomenul de schimbare a directiei de propagare a luminii la suprafata de separare a doua medii, lumina intorcandu-se din mediul din care a venit.

Schimbarea directiei de propagare a luminii cand traverseaza suprafat de separare a doua medii cu indici de refractie diferiti se numeste refractie

Principiile optici:

-principiul propagarii rectilinii

-principiul independentei mutuale a fasciculelor de lumina

-principiul reversibilitatii parcursului razelor de lumina:
 a)umbra este domeniul in care nu ajunge energia luminoasa

 b)pentru dimensiuni mai mari ale sursei in jurul umbrei se formeaza un domeniu mai putin intunecat-penumbra

 c)eclipsele de soare si de luna

 d)eclipsa totala de soare

                                                   

                                         Reflexia si refractia luminii

1)Reflexia

Reflexia este fenomenul de schimbare a directiei de propagare a luminii la suprafat ade separare a 2 medii, lumina intorcanu-se in mediul din care a provenit.

Legile reflexiei

1)         Raza incidenta , raza reflectata si normala se afla in acelasi plan(cooplanare).

2)         Unghiul de incidenta( i ) este egal cu unghiul i` “i=i`”.

2)Rafractia

Refractia este fenomenul de schimbare a directiei de propagare a luminii cand traverseaza suprafata de separare a doua medii cu indici de refractie diferiti.

Legile refractiei

1)         Raza i, raza refractata si normala sunt in acelasi plan.

2)         Indicele de refractie notat cu n este raportul dintre sin. unghiului i si sin. unghiului r.

              Refractia prin lama cu fete plan-paralele

Un mediu transparent cuprins intre doua suprafete plan-paralele introdus intr-un mediu transparent cu alt indice de refractie formeaza lama cu fete plan-paralele.

Raza de lumina emergenta este paralela cu raza incidenta.

                                      

                                        Lentile

Elementele unei lentile:

-centrul optic al lentilei(O)

-axul optic principal(AA`)

-focare principale(F si F`)

-axul optic secundar(AA₁`)

-planul focal perpendicular pe axul optic principal

-focar secundar

Lentilele covergente transforma un fascicul de raze paralele intr-un fascicol covergent:

 Lentilele divergente transforma un fascicul de raze paralele intr-un fascicu; divergent.

1)Legea lentilelor:

x₁₌distanta de la obiect la lentila

x₂=distanta de la imagine la lentila

n=ind. de refractie a lentilei

r₁=raza de curbura a primei fete a lentilwi

r₂=raza de curbura a celei de-a doua fete

2)

n_M=ind. de refractie a mediului

n_L=ind. de refractie a lentilei

Sisteme de lentile:

                                 _Ochiul

Ochiul este considerat un sistem optic centrat.

Elementele principale sunt:

-cristalinul care joaca rolul unei lentile covergente

-retina

Defectele ochiului:

1)miopia

2)hipermetropia

3)prezbitismul

4)astigmatism

                Miscare si repaus

Linia sau curba descrisa de punctual material in timpul miscarii se numeste traiectorie.

Traiectoria poate fi:

-curbilinie

-rectilinie

Deplasarea reprezinta vectorul ce uneste pozitia initiala a punctului material cu cea finala.

Viteza medie

1)

d        =vectorul deplasare

V_m     =viteza medie

Delta t=durata(intervalul de timp)

2)

3)

4)

5)

delta x=deplasarea

x₁       =pozitia initiala

x₂       =pozitia finala

delta t=durata  

t₁          =momentul initial

t₂         =momentul final

6) 

7)

Viteza este o marime vectoriala si se reprezinta printr-un vector tagent la traiectorie.

             

                   Acceleratia

1)

2)

a         =acceleratia

deltaV=variatia vitezei

delta t=intervalul de timp          

v₀       =viteza initiala

v         =viteza finala

t₀        =momentul initial

t         =momentul final

3)

 Daca viteza creste in timp atunci vom avea o miscare accelerate.

 Dca viteza descreste in timp miscarea se numeste incetinita.

Miscarea rectilinie si uniforma

 Un corp executa o miscare rectilinie daca el se misca pe o linie dreapta.

Legea sau ecuatia miscarii uniforme si rectilinii

v=v₀+v(t-t₀)

x₀=coordonata initiala

x=cordonata finala

v=viteza

Miscarea rectilinie uniform variata

a=a_m

a_m sau instantanee

I Legea vitezei:

V₀=V_i

V=V_f

t₀ =momentul initial

t=momentul final

a=acceleratia

 Daca a este pozitiv miscarea este accelerata

 Daca a este negativ atunci vom avea o miscare uniform incetinita

II Legea miscarii rectilinii uniform variata

  

x=coordonata finala

III Formula lui Gallilei

v²=v₀²+2ad

v²=v₀²+2ax

                                  

                                                        Perioada

          Reprezinta timpul in care mobilul parcurge circumferinta cercului, se noteaza cu T.

[T]=1s

                 Frecventa reprezinta numarul de rotatii efectuate in timp.

         Forta de frecare.Legile frecarii

            Forta de frecare care actioneaza in acest caz este o forta de frecare la alunecare.

N este o forta de apasare normala care se exercita pe suprafata de contact.

Legile frecarii:

1)F_f la alunecare intre 2 corpuri nu depinde de aria suprafetei de contact dintre corpuri.

2)F_f de frecare la alunecare este direct proportionala cu forta de apasare normala exercitata pe suprafata de contact.

                Legea lui Hoake

Legea lui Hoake se explica in cazu desfasurarilor elastice ale corpurilor.

Fie un fir l=l₀ cu aria reactiunii transversale S=a.

Acesr fir este supus unei forte deformatoare F,firul se alungeste lungime finala fiind l.

Experimental se contracta ca alungirea absoluta este:

a)D.P cu forta deformatoare

b)D.P cu lungimea initiala a firului

c)I.P cu aria 0 if

  -  prima lege a lui Hoake

Enuntul legii

Alungirea relativa este D.P cu efortul unitar pentru un material dat

       MECANICA 

Mecanica este o ramură a fizicii care studiază modul în care se schimbă poziția corpurilor, schimbare numită mișcare mecanică. Fondată de către fizicianul Isaac Newton în celebra sa lucrare Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, mecanica clasică studiază legile mișcării mecanice a corpurilor macroscopice care se deplasează cu viteze mici în comparație cu viteza luminii. Ulterior, fizicianul Albert Einstein a generalizat mecanica clasică prin crearea mecanicii relativiste capabile să descrie și mișcările corpurilor la viteze mari. În fine, pentru studiul mișcării corpurilor microscopice, a fost creată mecanica cuantică.

  Subramurile mecanicii sunt statica, cinematica si dinamica. Statica studiază condițiile în care se realizează echilibrul corpurilor sub acțiunea forțelor și a cuplurilor, cinematica descrie mișcarea mecanică neglijând cauzele acestei mișcări, iar dinamica reușește să stabilească legile mișcării mecanice tinand  seama de toate cauzele care pot modifica poziția corpurilor.