Conf. dr. ANTOANETA ENE

FIZIC

2005

Tehnoredactare computerizat: ANTOANETA ENE

Grafica: ANTOANETA ENE

Control tiinific: Conf. dr. ALEXANDRINA NAT

Prefa

Prezenta lucrare este un curs de fizic general destinat

studenilor de la specializarea Inginerie economic industrial,

nvmnt superior tehnic cu frecven redus.

Scopul lucrrii este de a prezenta un ciclu de lecii care s

permit att nsuirea, de ctre studenii nceptori n studiul

ingineriei, a noiunilor de baz ale fizicii ca tiin a naturii ct i

formarea unor specialiti cu o gndire sistematic.

Din materialul bibliografic am selectat i dezvoltat acele

capitole care au strns legtur cu obiectele de specialitate,

innd cont i de poziia disciplinei fizic n planul de nvmnt

- anul I.

Capitolele n care este structurat cursul Mecanic fizic,

Oscilaii i unde elastice, Electricitate i magnetism nu

constituie uniti nchise, fiind legate unele de altele prin exemple

care se refer la fenomene ce urmeaz a fi prezentate sau prin

referiri la legi i noiuni discutate anterior. La sfritul fiecrui

capitol au fost incluse probleme propuse pentru rezolvare fiind

indicat rspunsul.

Dezvoltarea cursului se face din aproape n aproape, ntr-o succesiune fireasc. Nivelul matematic este accesibil, redus la

strictul necesar, n centrul ateniei aflndu-se explicaia sensului

fizic al fenomenelor. Pentru a veni n sprijinul studenilor, am

expus n Anexa A1 a cursului principalele noiuni de analiz

matematic, aceste elemente fiind indispensabile n prezentarea

elevat a unor legi fizice.

Conf. dr. Antoaneta Ene

CAPITOLUL 1. MECANIC FIZIC..............................................................................................1

1.1. MECANICA CLASIC A PUNCTULUI MATERIAL...........................................................1 1.1.1. Cinematica punctului material ......................................................1

1.1.2. Dinamica clasic a punctului material ...............................................................3 1.1.2.1. Legile fundamentale ale mecanicii clasice a punctului material ........3

1.1.2.3. Teoremele generale ale dinamicii punctului material ......................................................4

1.2. ELEMENTE DE DINAMIC RELATIVIST............................................................9 1.2.1. Relaia dintre mas i energie n dinamica relativist.......................................................9 1.2.2. Relaia dintre impuls i energie n dinamica relativist....................................................11 PROBLEME PROPUSE LA CAPITOLUL 1 ................................................................................................................11

CAPITOLUL 2. OSCILAII I UNDE ELASTICE ...................................................................13 2.1. OSCILAII ELASTICE .........................................................13 2.1.1. Micarea oscilatorie armonic ........................................................ 13 2.1.2. Micarea oscilatorie amortizat .......................................................15 2.1.3. Micarea oscilatorie ntreinut (forat). Rezonana................................................................17 2.1.4. Compunerea oscilaiilor armonice .......................................................20

2.1.4.1. Compunerea oscilaiilor armonice paralele cu pulsaii egale..20 2.1.4.2. Compunerea a dou oscilaii paralele cu pulsaii puin diferite. Fenomenul de bti .....21 2.1.4.3. Compunerea oscilaiilor armonice perpendiculare cu pulsaii egale . ..22 2.1.4.4. Compunerea oscilaiilor perpendiculare de pulsaii oarecare ....24

2.2. UNDE ELASTICE ..........................................................26

2.2.1. Generaliti ......................................................... 26 2.2.2. Ecuaia undei plane monocromatice .........................................................27 2.2.3. Propagarea undelor longitudinale n solide ......................................................... 29

2.2.4. Propagarea undelor longitudinale n fluide ..........................................................31

2.2.5. Propagarea undelor transversale n solide ........................................................33

2.2.6. Ecuaia coardei vibrante ......................................................35 2.2.7. Ecuaia undelor ntr-un mediu ideal ............................................................36 2.2.7.1. Ecuaia diferenial a undelor ......................................................36 2.2.7.2. Unda plan .......................................................37 2.2.7.3. Unda sferic .....................................................40 2.2.8. Interferena undelor elastice. Unde staionare .........................................................42 2.2.9. Mrimi energetice ........................................................44 2.2.10. Ultraacustic ..........................................................45 PROBLEME PROPUSE LA CAPITOLUL 2 ...............................................................................................................47

CAPITOLUL 3. ELECTRICITATE I MAGNETISM.............................................................................................49 3.1. ELECTROSTATIC .....................................................................49 3.1.1. Sarcina electric ...........................................................49 3.1.2. Cmpul electric. Intensitatea cmpului electric n vid..........................................................50

3.1.3. Fluxul electric. Legea lui Gauss n vid .........................................................51

3.1.4. Cmpul electric al unor distribuii de sarcin ...............................................................55 3.1.5. Potenialul electric ............................................................56 3.1.6. Dipolul electric .............................................................59

3.1.6.1. Cmpul i potenialul electric creat de un dipol..........................................................60 3.1.6.2. Dipolul electric n cmp electrostatic ............................................................60

3.1.6.3. Energia dipolului n cmp electrostatic ..........................................................62

3.1.7. Conductori n cmp electric .............................................................62

3.1.8. Dielectrici n cmp electric. Polarizarea dielectricilor..........................................................63

3.1.8.1. Tipuri de dielectrici i de polarizare ..............................................................63 3.1.8.2. Vectorul polarizare electric .............................................................64 3.1.9. Capacitatea electric. Condensatori .............................................................66 3.1.10. Definirea vectorului inducie electric ..............................................................67

3.1.10.1. Legtura dintre vectorii PiD,E

.............................................................67

3.1.10.2. Legea lui Gauss generalizat ...............................................................68 3.1.11. Energia cmpului electrostatic ..............................................................69

3.2. ELECTROCINETIC ....................................................................70 3.2.1. Curentul electric. Intensitatea curentului electric. Ecuaia de continuitate .........................71 3.2.2. Legea lui Ohm .............................................................73

3.2.3. Tensiunea electromotoare ................................................................74

3.2.4. Legea lui Joule .............................................................75

3.3. MAGNETOSTATIC ................................................................76 3.3.1. Cmpul magnetic constant. Inducia magnetic...............................................................76 3.3.2. Legea Biot-Savart-Laplace ..............................................................77

3.3.3. Momentul dipolar magnetic .................................................................80

3.3.4. Interaciuni electromagnetice ...............................................................80 3.3.4.1. Fora electromagnetic (Laplace) ..............................................................80 3.3.4.2. Fora electrodinamic ............................................................81 3.3.4.3. Fora Lorentz .............................................................82 3.3.5. Legea circuitului magnetic (legea lui Ampre)............................................................82

3.3.6. Fluxul induciei magnetice ..............................................................84

3.3.7. Cmpul magnetic n interiorul substanelor magnetizate. Vectorul magnetizaie .

Legtura dintre vectorii H,B

i .

...............................................................................................85

3.4. CMPURI ELECTRICE I MAGNETICE VARIABILE ................................................................86 3.4.1. Inducia electromagnetic ............................................................86 3.4.2. Energia cmpului magnetic .............................................................87