Cele mai importante aspecte ale lecției
Concepte fundamentale:
- Punctul material este o reprezentare a unui corp când dimensiunile lui nu contează în studiul mișcării. Un punct material în mișcare este un mobil.
- Sistemul de referință este format dintr-un reper și instrumente pentru măsurarea distanței și a timpului.
- Mișcarea și repausul sunt relative: un corp se mișcă sau stă pe loc doar în raport cu un reper specificat. Niciun corp nu este în mișcare sau repaus absolut.
- Traiectoria este drumul (curba) urmat de corp și poate fi rectilinie, curbilinie sau circulară. Și ea depinde de sistemul de referință.
Punct material: Un corp ale cărui dimensiuni pot fi neglijate (sunt foarte mici) în comparație cu mărimea deplasărilor sale sau cu distanța la care se află alte corpuri.
Mobil: Un punct material aflat în mișcare.
O mașină care se deplasează între două orașe îndepărtate poate fi considerată punct material.
Aceeași mașină, atunci când este parcată într-un garaj, nu poate fi considerată punct material, deoarece dimensiunile ei sunt comparabile cu cele ale garajului.
Aceeași mașină, atunci când este parcată într-un garaj, nu poate fi considerată punct material, deoarece dimensiunile ei sunt comparabile cu cele ale garajului.
Un vapor traversează Oceanul Atlantic. Poate fi considerat vaporul un punct material în această situație? Dar când este ancorat într-un port mic?
Răspuns: Când traversează oceanul, vaporul poate fi considerat un punct material, deoarece dimensiunile sale sunt nesemnificative în comparație cu distanța parcursă. Când este ancorat în port, dimensiunile sale contează în raport cu spațiul de acostare, deci nu mai este considerat punct material.
Reper (corp de referință): Un obiect în raport cu care se descrie mișcarea altui corp.
Sistem de referință: Ansamblul format dintr-un reper și instrumentele de măsură pentru distanță și timp.
Mișcare: Un corp este în mișcare atunci când își schimbă poziția față de un sistem de referință ales.
Repaus: Un corp este în repaus atunci când nu își schimbă poziția față de un sistem de referință ales.
Mișcarea și repausul sunt stări relative! Pentru a stabili dacă un corp se mișcă sau stă pe loc, trebuie întotdeauna să precizăm corpul de referință (reperul). Un obiect poate fi în repaus față de un reper, dar în mișcare față de altul, în același timp.
Câteva exemple privind relativitatea mișcării:
| Corpul studiat | Starea de mișcare | Reperul |
|---|---|---|
| Un călător care așteaptă în stație | repaus | Pământul (stația) |
| mișcare | Un autobuz care se apropie | |
| Un elev care stă nemișcat în bancă | repaus | Pământul (clasa) |
| mișcare | Soarele (deoarece Pământul se rotește) |
Doi atleți, A și B, aleargă unul lângă celălalt pe o pistă, cu exact aceeași viteză. Care este starea de mișcare a atletului A față de atletul B? Dar față de pista de alergare?
Răspuns: Față de atletul B, atletul A este în repaus (distanța dintre ei nu se modifică). Față de pista de alergare, atletul A este în mișcare (își schimbă poziția).
Traiectorie: Curba descrisă (urma lăsată) de un mobil în mișcare, față de un sistem de referință.
În funcție de forma ei, traiectoria poate fi:
- rectilinie: o linie dreaptă (ex. o mașină care merge pe o șosea perfect dreaptă);
- curbilinie: o linie curbă (ex. mingea aruncată la coșul de baschet);
- circulară: un cerc, caz particular de traiectorie curbilinie (ex. cabina unei roți panoramice).
La fel ca starea de mișcare, și traiectoria este relativă. Forma ei depinde de sistemul de referință ales!
Ce fel de traiectorie are un măr care cade din pom, direct pe pământ (fără vânt), față de trunchiul copacului?
Răspuns: Traiectoria este rectilinie (o linie dreaptă verticală).
Probleme propuse
Ușoară: Un pasager stă pe un scaun într-un tren care se deplasează cu viteză constantă între două gări. Precizați un reper față de care pasagerul este în repaus și un reper față de care este în mișcare.
Răspuns:
- Pasagerul este în repaus față de tren (sau scaunul trenului).
- Pasagerul este în mișcare față de șinele de tren (sau gară, copacii de pe margine).
- Pasagerul este în repaus față de tren (sau scaunul trenului).
- Pasagerul este în mișcare față de șinele de tren (sau gară, copacii de pe margine).
Medie: O albină zboară din floare în floare într-o grădină. Cum ai descrie forma traiectoriei sale față de sol? Este ea un punct material în raport cu dimensiunile grădinii?
Răspuns: Traiectoria albinei este curbilinie (zboară neregulat, pe linii curbe). Da, albina poate fi considerată un punct material în raport cu dimensiunile grădinii, deoarece este foarte mică comparativ cu spațiul în care se deplasează.
Dificilă: Pe roata unei biciclete aflate în mișcare pe o șosea rectilinie s-a fixat un beculeț roșu. Descrieți traiectoria beculețului roșu față de:
a) axul (centrul) roții bicicletei;
b) un observator care stă pe marginea șoselei.
a) axul (centrul) roții bicicletei;
b) un observator care stă pe marginea șoselei.
Răspuns: Acest exercițiu demonstrează că traiectoria este relativă.
a) Față de axul roții, beculețul se învârte la o distanță constantă, deci descrie o traiectorie circulară.
b) Față de șosea (observator), beculețul se rotește, dar înaintează în același timp odată cu bicicleta. Va descrie o traiectorie curbilinie complexă (o succesiune de arce, denumită cicloidă).
a) Față de axul roții, beculețul se învârte la o distanță constantă, deci descrie o traiectorie circulară.
b) Față de șosea (observator), beculețul se rotește, dar înaintează în același timp odată cu bicicleta. Va descrie o traiectorie curbilinie complexă (o succesiune de arce, denumită cicloidă).
