1.Presiunea arterială medie din creier si cea din picioare au valori aproape egale atunci corpul omenesc este in poziția orizontala. In poziție verticala, presiunea arteriala din creier  este mai mica, iar cea din picioare mai mare datorita presiunii hidrostatice.

Presiunea hidrostatica a sângelui explica accidentele pe care le pot avea aviatorii în timpul executării  loopingurilor  si a antrenamentelor pentru zborurile cosmice. In aceste situații, in afara greutății se exercita si alte forte ( de exemplu forta centrifuga).

In funcţie de orientarea acestor forţe pot apărea următoarele situații:

•         Arterele se turtesc şi  se închid, iar sângele nu mai ajunge la creier;

•         Creierul, vasele de sângele ale retinei se congestionează apărând tulburări de vedere.

            2.Masurarea presiunii unui gaz aflat intr-un recipient închis

Cel mai utilizat instrument de măsură este manometrul metalic.

El are în alcătuire un tub metalic având forma unei bucle. Tubul are la capătul închis un ac indicator care se poate deplasa in faţa unei scale gradate. Capătul  deschis al tubului se pune în legătura în incinta în care se află  gazul a cărui presiune se măsoară. Gazul pătrunzând în tub îl deformează şi astfel acul indicator se rotește.

            Un alt manometru utilizat în laborator este manometrul cu lichid.

 

Un tub în forma de U conține un lichid  (apa, alcool, mercur). Una din ramurile lui se leagă la recipientul care conține gazul, iar cealaltă rămâne deschisă (în aer liber) . Denivelarea lichidului din tub  este proporțională cu diferența intre presiunea gazului din recipient şi presiunea aerului atmosferic; lichidul coboară în ramura în care presiunea este mai mare.

            3.Prognoza meteo

Cunoașterea timpului probabil este  importantă în special pentru agricultori, organizatorii  de evenimente în  aer liber, aviatori, navigatori, etc.

            Cum se realizează prognoza meteo?

Într-un loc, presiunea atmosferică poate să  se modifice in timp. Astfel, dacă presiunea atmosferica creşte putem spera la timp frumos, iar daca presiunea scade ne așteptăm ca vremea sa devina urâtă.

Presiunea atmosferică diferă de la un loc la alt. De aceea stațiile meteorologice precum si  anumite nave măsoară, de mai  multe ori pe zi, presiunea atmosferică in diferite puncte ale globului.

Pe baza rezultatelor acestor măsurători meteorologii trasează pe hârtii linii de egala presiune numite izobare.

Analizând evoluția acestor izobare în timpul zilei se fac previziuni meteorologice. Se alege ca presiune de referință, presiunea atmosferică  normală (101 325 Pa).

Un anticiclon (A) corespunde unei zone cu presiunea ridicată (1 020hPa), unde timpul este frumos. O depresiune (D) este o zona  de joasa presiune (980hPa) in care este vreme urâtă şi plouă.În  jurul acestor zone suflă  vântul. Aerul se deplasează dinspre zonele cu presiune mare înspre cele de joasa presiune mare înspre cele de joasa presiune. Acest fenomen nu este așa simplu deoarece masele de aur sunt antrenate şi  de rotația Pământului în jurul axei sale. Din această cauză, în emisfera nordică  vânturile se deplasează în sensul acelor de ceasornic în jurul unui anticiclon şi in sens invers in jurul unei depresiuni. Sensul vântului este schimbat in emisfera sudică.

            4.Altitudinea si presiunea atmosferica

            Nivelul de referință pentru  determinarea altitudinii unui punct este nivelul mării. Astfel altitudinea punctului A este zero, iar a punctului B este Z.

            Diferența de presiune atmosferică între punctele A  (presiunea de referință la nivelul mării notata p0) si B (presiunea p1) depinde de greutatea coloanei de aer cu înălțimea Z.

            Tabelul alăturat indică valorile presiunii atmosferice la diferite altitudini pentru o presiune  de referință p0 de 101 300 Pa.

            Astfel, altitudinea Z a unui loc poate fi determinată  măsurând presiunea p, dacă se cunoaște  presiunea de referință p0, care poate varia în  funcție  de  condițiile atmosferice.

            Funcționarea  altimetrelor este bazată pe această relație. Un altimetru este un barometru  gradat direct în  altitudini.

 

 

           

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           5. Linia de încărcare a vapoarelor

Supraîncărcarea vapoarelor a fost cauza a numeroase naufragii. Pentru  evitarea lor, încă din secolul al XV-lea, constructorii au gravat pe suprafața laterală a vaporului un semn care indica nivelul maxim de scufundare a vaporului încărcat. În anul  1876 , Samuel Plimsoll a propus Parlamentului englez votarea unei legi care să  oblige  armatorii  să graveze pe vapoare, linii de încărcare adaptate la diferite condiții de navigație.

În prezent vapoarele au gravate mai multe linii de încărcare (pentru  apa dulce tropicală, apă sărata în timpul iernii etc.) Există hărți care clasifică întinderile de apă în categoriile menționate. În funcție de anotimp si de traseul urmat, căpitanul navei stabilește până la care linie poate fi încărcat vaporul.

            6.Explicarea  schimbării  stării de agregare pe baza structurii corpurilor

În corpurile  solide:

• Particulele componente  sunt foarte apropiate. Spaţiile dintre ele sunt foarte mici şi ele nu se pot deplasa liber. Particulele fiind foarte apropiate , energia lor potenţială este mică , agitaţia termică este mică. Deci, energia internă a corpurilor este  mică.

În corpurile lichide:

• Spaţiile dintre particule sunt mai mari decât la solide şi particulele se pot deplasa liber, astfel încât  lichidele pot curge şi iau forma vasului în care sunt puse.

Energia potenţială a particulelor este mai mare decât la solide , agitaţia termică este mai mare. Deci, energia internă a corpurilor lichide este mai mare.

În corpurile gazoase:

• Spaţiile dintre particule sunt şi mai mari, particulele se mişcă liber în toate direcţiile astfel încât gazele sunt expansibile şi compresibile. Energia internă a corpurilor gazoase este mai mare decât a celor lichide şi solide.

În timpul schimbării stării de agregare ( de exemplu, în timpul topirii) datorită căldurii primite , creşte distanţa dintre particule, deci creşte energia potenţială şi implicit energia internă  a corpului.

În timpul topirii, energia cinetică a particulelor nu se modifică , deci temperatura rămâne constantă.

Natura şi numărul particulelor componente nu se modifică în timpul schimbării stării de agregare:masa corpului se conservă.

            7.Circuitul apei în natură

Atmosfera conţine vapori de apă care condensează formând norii (picături de apă între 0 şi 5000m şi gheaţă între 2000m şi 18 000m altitudine).

Apa cade pe pământ sub formă de ploaie sau zăpadă:

• o parte (aproape jumătate) din cantitatea de apă se evaporă direct în atmosferă când solul este uscat;

• o altă parte  curge  la suprafaţa pământului sub formă de râuri sau torente;

• o a treia parte se înfiltrează în sol şi poate reapare ca o nouă sursă(izvor);

• zăpada sau gheaţa care în final se topesc.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toate aceste ape constituie râurile şi fluviile care se varsă în mare. La suprafaţa mărilor, oceanelor, fluviilor, lacurilor… apa se evaporă şi ciclul  se reia.

În fiecare an, aproximativ 500 000  de apă se evaporă în atmosferă şi revin pe suprafaţa pământului sub formă de ploaie şi zăpadă.

În timpul nopţilor reci, vaporii de apă din atmosferă, venind în contact cu corpurile reci (pământul şi alte corpuri) se condensează în picături fine de apă formând roua. Dacă temperatura coboară sub C se formează chiciura sau bruma.

Fulgii de nea sunt alcătuiţi din mici bucăţi de gheaţă de formă regulată, numite cristale. Fiecare fulg este diferit conţinând cristale de diferite forme şi dimensiuni.

Cristale de gheaţă

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              8.Fenomene  electrice în atmosferă: fulgerul şi trăsnetul

În fiecare zi pe Pământ se produc, în medie, 300 de furtuni, ceea ce

înseamnă mai multe zeci de mii de fulgere însoţite de trăsnete.

Fulgerul, un fenomen obişnuit este impresionant, dar şi greu de explicat.

 

Fulgerele şi trăsnetele se produc, de obicei, în zilele călduroase şi umede de vară.

Vârful unui nor negru de furtună poate atinge peste 10 km altitudine.

Având  o dimensiune atât de mare, în nor există mari diferenţe de

temperatură. Astfel, se formează în interiorul său, curenţi de convecţie

care, prin frecare, electrizează pozitiv, iar baza lui se electrizează negativ.

Pământul de sub nor, fiind conductor, se electrizează prin influenţă  cu  sarcină electrică de semn contrar.

Între baza norului şi sol, sau între doi nori alăturaţi, electrizaţi cu sarcini de semne contrare foarte mari, apare o tensiune electrică de ordinul zecilor de milioane de volţi. Datorită acestor tensiuni electrice se formează  un canal, avănd un diametru de căţivacentrimetri, prin care trec purtători  de sarcină electrică(electroni). Se produc astfel, o descărcare electrică (curent electric) a cărei durată este de ordinul 0,5 secunde. Intensitatea curentului electric produs poate atinge două-trei sute de mii de amperi.

În timpul descărcării electrice, aerul din interiorul canalului de scurgere se încălzeşte puternic ( efectul termic al curentului electric), se dilată brusc şi provoacă o undă de şoc numită tunet.

 

Tunetul este deci, zgomotul ce însoţeşte fulgerul, respectiv, trăsnetul.

,,Lumina’’ ce brăzdează cerul este canalul prin care se scurg brusc purtătorii de sarcină electrică , acumulaţi în timpul electrizării norilor.

În apropierea obiectelor ascuţite electrizarea este mai puternică şi astfel pericolul apariţiei trăsnetului este mult mai mare.

Efectele trăsnetului sunt uneori spectaculoase: poate scoate arbori din rădăcină, sfărâma pietre, distruge case, poate aprinde materiale inflamabile.

Trăsnetul poate răni şi chiar omorî oameni şi animale : provoacă arsuri , paralizii, oprirea circulaţiei sanguine, carbonizarea corpului.

El poate  provoca o moarte aparentă şi este posibilă reanimarea prin respiraţie artificială.

Sfaturi practice pe timp de furtună

• nu vă adăpostiţi sub copaci înalţi, în preajma stâlpilor , etc.

• nu ţineţi în mână obiecte metalice, mai ales  lungi şi ascuţite (umbrele , furci, etc).

• rămâneţi în maşină (dacă vă aflaţi pe un drum de câmpie) deoarece veţi fi în siguranţă. Caroseria maşinii fiind metalică, electronii se mişcă liber numai pe suprafaţa ei exterioară, nu şi în interior.

Paratrăsnetul este folosit pentru a proteja clădirile înalte.

În secolul al XVIII-lea , Benjamin Franklin a inventat paratrăsnetul în urma unor experimente. Înălţând un zmeu în timpul unei furtuni, Franklin a observat  că acesta a provocat descărcări electrice. Această  experienţă (foarte  periculoasă) i-a permis  să arate că trăsnetul poate fi dirijat inventând astfel paratrăsnetul.

Atenţie! Mulţi oameni au murit  încercând să realizeze experimentul lui Frankiln (care a fost norocos că a supravieţuit). Nu încerca să realizezi un experiment asemănător!

Paratrăsnetul funcţionează  pe baza ,,proprietăţii vârfurilor ascuţite” de a favoriza scurgerea electronilor.El este alcătuit dintr-o tijă metalică lungă şi ascuţită la vărf, ridicată deasupra edificiului ce trebuie protejat. Această tijă este legată de sol printr-un conductor gros înfipt adănc în pământ.

Un paratrăsnet avănd 10m înălţime protejează  toate  obiectele aflate pe sol pe o rază de 20m, în jurul său. Această zonă de protecţie are forma unui con având vârful  în  vârful paratrăsnetului.

 

            9.Aprinzătorul piezoelectric

 

Are în alcătuire un cristal special (ce conţine în mare  parte titanat de bariu) care , atunci

când este puternic apăsat se electrizează pe două feţe opuse ale sale cu sarcini electrice

de semne contrare. Aceste feţe sunt puse în contact cu cei doi electrozi ai aprinzătorului,

prin fire conductoare. Atunci  când sarcinile electrice ale electrozilor sunt suficient  de

mari , se produce o descărcare electrică între ei. Apăsând în continuare, procesul se reia

şi au loc şi alte descărcări  electrice succesive.

 

           10.Electrizarea corpurilor izolatoare

• Anumite haine, în timpul dezbrăcării produc mici ,, pocnituri’’. La întuneric este posibil să vezi în acelaşi  timp şi scântei de culoare violet(descărcări electrice).

Cum explicăm fenomenul?

Aceste haine conţin fibre sintetice care se electrizează uşor prin frecare . Fibrele sintetice sunt izolatoare şi de aceea electrizarea se manifestă în zonele în care a apărut.

În timpul mişcării hainele se freacă între ele şi de pielea  corpului şi astfel se electrizează. Atunci  când te dezbraci se  produc mici descărcări electrice ( fie între părţi ale hainelor, fie între haine şi piele ) însoţite de mici ,,pocnituri’’.

• Discurile, benzile de magnetofon ,prin frecarea lor cu capul de redare al aparatului se electrizează şi atrag praful din aer. Din acelaşi motiv nu se recomandă ştergerea repetată (şi mai ales apăsat) a clişeelor de celuloid înainte de a fi introduse în caseta diapozitivului.

     

        11.Electrizarea vehiculelor

La coborârea dintr-o maşină ţi s-a întâmplat,probabil, să simţi o descărcare electrică în momentul în care ai pus piciorul pe sol. De ce?

Prin frecarea  cu  aerul caroseria maşinii se electrizează. Ea nu se poate descărca în timpul mersului deoarece pneurile sunt izolatoare (mai ales când sunt uscate). Descărcarea electrică se poate produce atunci când atingi simultan caroseria maşinii şi solul.

Ceea ce este un efect minor în cazul autoturismelor poate deveni o catastrofă în cazul unui camion ce transportă produse inflamabile.

Sarcina electrică mare a părţilor metalice riscă să producă o scânteie capabilă să declanşeze o explozie. De aceea , autocisternele (ca şi avioanele în momentul aterizării) sunt prevăzute cu benzi metalice ce pun în contact caroseria cu solul.

 

       12.Circuitul electric al unei biciclete

Cele două  becuri ale bicicletei sunt legate în paralel pentru ca , atunci când se arde unul dintre ele , celălalt să funcţioneze normal. Generatorul care alimentează cele două becuri este un alternator sau un dinam.

Cadrul metalic  al bicicletei înlocuieşte firele conductoare.

     

       13 .Valori ale intensităţii curentului electric

Producerea  aluminiului

Aluminiul se obţine  prin electrizarea aluminei topite ( alumina se extrage din bauxită). Tensiunea electrică între electrozi nu este decât de 4 volţi,  dar intensitatea curentului ce străbate cuva electrolitică este de 180 000 A adică 1,8 A. De aceea conductorii folosiţi în instalaţie au secţiunea foarte mare.

Trăsnetul

În timpul unei furtuni tensiunea între nori şi pământ  poate atinge 107volţi. În timpul trăsnetului intensitatea curentului de descărcare este de ordinul 10 000 A adică 2 10 4  A. De aceea cablul electric  al paratrăsnetului trebuie să fie gros.

Trenul TGV

Circulă în Franţa şi poate atinge viteze de 300km/h. Intensitatea curentului electric ce asigură  funcţionarea fiecăruia din cele opt motoare ale locomotivei este în jur de 1500A, adică 1,5 103A.

Pornirea motorului unui automobil

Atunci  când  se acţionează demarorul unui automobil bateria de 12V trebuie să furnizeze un curent cu intensitatea  de aproximativ 120A, adică 1,2 102A.

Rezistenţa unei maşini de spălat

Pentru  a încălzi apa într-o maşină de spălat , rezistenţa ei este străbătută de un curent cu intensitatea de  10 A.

Filamentul  becului de stop al unui automobil

În timpul funcţionării , filamentul becului de stop ai unui automobil este străbătut de un curent cu intensitatea de 1A.

Motoraşul unei maşinuţe

Motoraşul  unei jucării este alimentat de obicei cu baterii rotunde de 1,5 V.

Intensitatea curentului furnizat de ele este de aproximativ 100 mA adică 10-1A.

Dioda luminiscentă(LED)

Este folosită ca semnalizator luminos pe numeroase aparate şi nu poate suporta decât un curent electric cu intensitatea de câţiva zeci de miliamperi (20mA,adică 2 10-2A). Un curent cu intensitate mai mare o poate distruge.

Circuite  integrate

Din dorinţa de miniaturizare inginerii au realizat circuite integrate de dimensiuni foarte mici. Ele sunt străbătute de curenţi de curenţi cu intensitatea de ordinul zecilor de microamperi( A); 1 A=10 -6 A.

14.Becuri cu incandescenţă

Becul cu filament din tungsten(wolfram)

El are în  interior gaz rar( argon, neon. etc.) care are rolul de a împiedica arderea şi evaporarea metalului. Filamentul , în timpul funcţionării , se încălzeşte până  la 27000C, devine incandescent şi emite lumină.

Becul cu halogen

El are în interior un halogen (iod) care reacţionează cu tungstenul evaporat  din filament (W+I2 WI2).

În contact cu filamentul încălzit WI2 se descompune şi wolframul se redepune pe filament. Astfel, halogenul regenerând filamentul permite încălzirea  acestuia la o temperatură mare (32000C). Lumina emisă este mai albă şi timpul de viaţă al becului este mai lung.

 

       15.Instalaţia electrică casnică

În locuinţa noastră , aparatele electrice sunt legate în paralel. Intensitatea curentului electric care trece  prin siguranţa generală este egală cu suma intensităţilor curenţilor care trec prin toate aparatele, când acestea funcţionează. Siguranţele întrerup alimentarea cu curent electric a instalaţiei atunci când funcţionează simultan prea multe aparate (ele suportând un curent de o anumită intensitate).

 

       16.Potenţiometrul

Aflat într-un circuit electric potenţiometrul permite modificarea treptată a tensiunii la ieşire. El are trei borne: A,B si C.         

 

Potenţiometrul este alcătuit, în general dintr-un fir metalic, bobinat pe un suport izolator.  Capetele firului sunt legate la bornele A si B, rezistenţa lui fiind constantă.

Borna C este legată printr-o tijă conductoare, numită cursor , la punctul D al rezistenţei. Acest contact (D) nu este fix, el poate fi deplasat prin intermediul unui ax.

Astfel, între A si C, potenţiometrul  se comportă ca o rezistenţă  R1 (corespunde părţii AD a firului) şi între C si B ca o rezistenţă R2 (corespunzătoare părţii DB a firului) astfel că R1+R 2=R (rezistenţa totală a firului ).Când deplasăm cursorul , R1 şi R2 se modifică , dar suma lor rămâne constantă.

Tensiunea la ieşire (Ue) este Ue= i unde Ui este tensiunea la intrare şi R1+R2=R

           Ue= Ui;   Ue=UCB  ;Ui=UAB

Cum R2 variază continuu de la 0 (când cursorul este în B) pâna la R (când cursorul este în A) este deci posibil să obţină Ue între 0 şi Ui .

Un potenţiometru are rezistenţa de 1kΩ şi puterea  nominală de 2W.

       

       17. Circuitul electric al uscătorului de păr

Cu ajutorul uscătorului de păr se poate evapora rapid apa din părul ud. El crează un curent de aer cu ajutorul unui ventilator, pus în mişcare de un motor electric. Aerul este încălzit cu ajutorul unei ,,rezistenţe electrice”.

Uscătorul are două trepte de încălzire, comandate de două întrerupătoare A şi B .

 

 

Atunci când întrerupătorul A este închis ,uscătorul trimite aer călduţ. Atunci când întrerupătoarele A şi B sunt închise , el trimite aer fierbinte.

 

       18. ELECTROMAGNETISM

Electromagnetismul studiază câmpul magnetic produs de curentul electric precum şi toate interacţiunile dintre particulele electrizate aflate în mişcare în câmp magnetic.

Deşi magneţii naturali erau cunoscuţi din antichitate, studiul sistematic al câmpului magnetic s-a  intensificat la începutul secolului al XIX-lea.

În timpul unei lecţii , susţinute de Öersted(chimist şi fizician), ( la Universitatea din Copenhaga) despre efectul termic al curentului electric , studenţii săi au observat că acul unei busole (aflată întâmplător în apropierea unui fir ) deviază , atunci când firul este străbătut de curent electric. Această descoperire a deschis calea dezvoltării electromagnetismului.

Când Ampère a aflat despre senzaţionala descoperire a lui Öersted a decis să studieze acest fenomen.

În urma cercetărilor sale , Ampère a susţinut la Academia de stiinţe o serie de comunicări în care a descris acţiunea unui magnet asupra curentului electric, apoi a unui curent electric asupra altui curent electric.

Aceste descoperiri au permis construirea electromagneţilor. Primul electromagnet a fost construit de Francois Arago(1786-1853), căruia Ampère i-a sugerat să plaseze în interiorul unei bobine o bucată de fier.

Descoperirea forţelor datorate interacţiunii câmpului magnetic cu un circuit parcus de curent electric a permis construirea primelor motoare electrice şi astfel a început să se dezvolte electrotehnica modernă (la sfârşitul secolului al XIX-lea).

În paralel cu aceste cercetări, Michael Faraday (1791- 1877) a descoperit , în 1831, fenomenul de inducţie electromagnetică, obţinând astfel curent electric.

În aceeaşi perioadă fizicianul american Joseph Henry (1797- 1878) a obţinut şi el curent electric indus dar şi-a făcut cunoscute rezultatele după Faraday.

Aplicaţiile actuale ale electromagnetismului sunt nenumărate : centrale electrice, microfonul, televiziunea, radarul etc .

Obţinerea unor câmpuri magnetice foarte  puternice şi descoperirea fenomenului  de supraconductibilitate la temperaturi joase a permis realizarea ghidajelor magnetice ale autovehiculelor etc.

Supraconductibilitatea constă în ,,dispariţia completă a rezistenţei electrice” a unui material răcit la o anumită temperatură. Curentul electric ce trece printr-un supraconductor are aceeaşi intensitate şi în absenţa generatorului.

 

         19.Istoricul aparatelor de măsură

Primele măsuri de intensitate a curentului electric au fost făcute în secolul al XIX-lea cu ajutorul unor aparate termice.Ele au în alcătuire un fir metalic care atunci când este parcurs  de curent electric se încălzeşte, se alungeşte şi antrenează un ac , care se deplasează în faţa unei scale gradate. Aceste aparate sunt puţin fiabile deoarece firul  nu revine la poziţia iniţială. La sfârşitul secolului al XIX-lea aparatele termice au fost înlocuite de aparate magneto-electrice ( aparate cu cadru mobil). Iniţial , ele erau monocalibrate. Pentru a obţine mai multe calibre s-a folosit un ansamblu de rezistenţe metalice legate în paralel. Aceste aparate nu erau protejate de siguranţe fuzibile şi de aceea nerespectarea condiţiilor de utilizare conducea la deteriorarea lor.

 

        20.Generatorul  bicicletei

Generatorul bicicletei este alcătuit din două părţi: una fixă, statorul şi una mobilă, rotorul. Curentul electric necesar funcţionării becurilor bicicletei este produs prin inducţie electromagnetică, datorată mişcării rotorului faţă de stator.

21. Generator cu bobina indusă rotativă

Rotorul este bobina indusă, iar statorul este un magnet permanent.

22.Generator cu bobina indusă fixă

Rotorul este un magnet permanent, iar statorul este bobina indusă.

23.Funcţionarea  generatorului cu bobina indusă rotativă

Odată cu învârtirea roţii bicicletei rotiţa  de antrenare, care este în contact cu pneul, antrenează axa de rotaţie a generatorului. Prin  intermediul ei se transmite mişcarea de rotaţie bobinei induse. În bobină se induce astfel curent electric alternativ. Prin intermediul bornelor  generatorul alimentează becurile.

Curenţii Foucault

Un disc din cupru suspendat de o tijă poate oscila între polii unui electromagnet. Planul discului este perpendicular pe  liniile câmpului magnetic al electromagnetului. În absenţa câmpului  magnetic, pendulul oscilează liber.Pendulul aflat în mişcare în câmp magnetic  este frânat, deoarece discul este străbătut de un disc magnetic variabil şi în el se induc curenţi electrici.

          Curenţii care iau naştere, prin inducţie electromagnetică în piesele metalice aflate în mişcare în  câmp magnetic sunt numiţii curenţii Foucault  sau curenţii turbionari.

24.Frâna electromagnetică

 

Frânarea unor vehicule poate fi asigurata prin curenţii induşi într-un disc legat de arborele motor care se învârteşte între polii unui electromagnet.

Încetinitorul electromagnetic folosit de vehiculele grele. Eficacitatea sa este au atât mai mare cu cât viteza vehicululuieste mai mare.

25. Contorul electric

 

Un contor  electric este de fapt un mic motor electric al cărui rotor este solidar cu un disc din aluminiu sau cupru.

26.Reglarea aparatului de fotografiat

          Pentru a obţine o fotografie cât mai bună trebuie îndeplinite următoarele condiţii:                                                        

• imaginea să se formeze exact pe pelicula fotografică si sa fie clară

• pelicula să primească o cantitate  de lumină bine determinată

În acest caz, înainte de fotografierea  unui obiect, sunt necesare câteva reglaje (care se fac manual, fie automat).

Pe obiectele unor  aparate de fotografiat  există inele  de reglaj:

•        inelul pentru reglarea diametrului diafragmei

• inelul de punere la punct pentru  reglarea distanţei dintre obiectiv si peliculă

• inelul pentru reglarea profunzimii câmpului

Profunzimea cîmpuluieste distanţa între punctul  cel mai apropiat şi punctul cel mai depărtat de aparat a căror imagine este clară. Unele aparate de fotografiat sunt prevăzute  şi cu un dispozitiv pentru reglarea vitezei de obturare.

Reglarea distanţei obiectiv-peliculă (punerea la punct a aparatului)

Obiectivul de fotografiat nu este întotdeauna la aceeaşi distanţă faţă de aparatul de fotografiat. Distanţa lentilă-imagine depinde de distanţa lentilă-obiect (legea lentilelor: ).

Punerea la punct  constă în reglarea  distanţei peliculă-obiectiv în funcţie de depărtarea la care se află obiectivul ce se fotografiază. Ea se realizează prin învârtirea inelului 2 (în care se află obiectivul).

Reglarea cantităţii de lumină

Cantitatea de lumină necesară impresionării peliculei fotografice  depinde de sensibilitatea peliculei  (care este indicată pe ambalajul ei).Cu cât este mai sensibilă cu atât este necesară mai puţină lumină. Cantitatea de lumină se reglează prin alegerea corespunzătoare a timpului de expunere şi a diametrului deschiderii diafragmei.

Reglarea timpului de expunere

Timpul de expunere (care este inversul vitezei de obturare) este timpul cât obturatul rămâne deschis. Cu cât timpul de expunere este mai mare cu atât pelicula primeşte mai multă lumină. Dacă timpul de expunere este mai mare de 1/30 s este recomandat să se fixeze aparatul de fotografiat pe un trepied. Dacă obiectul ce se fotografiază este în mişcare timpul de expunere trebuie să fie foarte scurt.

Reglarea deschiderii diafragmei

 

două deschideri ale diafragmei

Deschiderea diafragmei este dată de numărul ,,n’’ aflat pe  inelul diafragmelor. Cu cât numărul n este mai mare cu atât deschiderea diafragmei este mai mică.

Reglarea deschiderii diafragmei şi a timpului de expunere sunt corelate între ele. Aceeaşi cantitate de lumină ajunge pe peliculă, dacă deschiderea diafragmei este mai mică, dar timpul de expunere este mare şi invers.

27.Termeni tehnici pentru instrumentele optice

Aparatele de fotografiat sunt din ce în ce mai performante. Este bine să cunoaştem termenii tehnici pentru diferite funcţii înainte de a ne alege  un aparat de fotografiat.

Autofocus

Un aparat autofocus realizează singur punerea la punct. Un sistem electronic emite raze infraroşii şi le recepţionează după ce au fost împrăştiate (difuzate) de subiect. Astfel el determină distanţa între subiect şi obiectiv şi comandă un motor care deplasează obiectivul în consecinţă.

Macroobiectiv

Este un obiectiv echipat cu un dispozitiv ce permite obţinerea unor distanţe focale foarte mici. Folosindu-l se pot fotografia sau filma obiecte foarte mici. Ele se află aproape de obiectiv pentru ca imaginea lor să fie suficient de mare.

 

REFLEX

Un aparat reflex permite observarea directă , prin vizor, a imaginii ce se va forma pe peliculă.

 

Vizualizarea se face, traversând obiectivul, printr-un sistem de oglinzi care se ridică în momentul fotografierii.

Teleobiectiv

Este un obiect cu distanţa focală mare care permite fotografierea unui  obiect fără a-l apropia.

Zoom

Este un obiectiv a cărui distanţă focală poate varia permiţând fotografierea unui obiect sub diferite unghiuri.

 

28.Aplicaţii ale radiaţilor X

Traversând o porţiune  a corpului  omenesc, radiaţiile X sunt absorbite în mod diferit. Această  proprietate este folosită în radioscopie şi radiografie.

Radioscopia şi radiografia

 

Obiectul care se studiază se aşează:

• între sursa de radiaţii X şi un ecran fluorescent,în cazul radioscopiei

• între sursa de radiaţii X şi o placă fotografică, în cazul radiografiei

Radiaţiile X, după ce străbat obiectul au intensităţi diferite. Ele impresionează mai mult sau mai puţin ecranul fluorescent sau placa fotografică. În acest mod, pe placa fotografică sau pa ecran se pot localiza fracturile, alte leziuni sau se poate sesiza prezenţa unor corpuri străine.

29.Utilizări ale radioactivităţii

Trasori radioactivi

Datorită radioactivităţii, un izotop radioactiv poate fi localizat şi se poate urmări drumul său într-o plantă sau într-un organism uman.

Astfel ,se poate urmări circulaţia fosforului în frunzele unei plante punând în îngrăşământul utilizat o anumită cantitate de  radioactiv.

De altfel, izotopul  a permis elucidarea etapelor asimilării clorofilei ( asimilării de CO2 de către plante).

În medicină, anumite elemente radioactive se fixează selectiv pe un organ şi permit astfel studierea lui.

Funcţionarea   glandei tiroide poate fi controlată cu . Injectarea sodiului şi a potasiului radioactiv în sânge dau indicaţii precise asupra drumului şi absorbţiei lor de către organe. Se poate utiliza hemoglobina marcată  cu fier radioactiv pentru  a verifica progresia unei transfuzii de sânge. Se pot obţine adevărate imagini  ale organelor prin scintigrafie. Izotopul radioactiv injectat ( care emite radiaţii  sau  ) este fixat de organ şi detectarea sa ( cu ajutorul unor detectoare speciale) permite vizualizarea formei organului dar şi a etapelor de funcţionare.

Radioterapia

Traversând  substanţele , radiaţiile  ionizează moleculele sau atomii pe care îi întâlnesc. Ele sunt deci periculoase pentru materia vie. Bine utilizate, ele prezintă un mare interes în medicină, în special în  tratamentul cancerului. Iradiind o tumoare cu cobalt  se distrug celulele canceroase. De asemenea, se pot implanta în tumori surse radioactive de iridiu-192 sau aur-198 sau poate fi absorbit un izotop radioactiv care se fixează pe organul  bolnav realizând un tratament local ( tratamentul cancerului de tiroidă cu iod 131).

Astfel de tratamente poartă numele de radioterapie.

 

 

                      Radioterapie

Ele trebuie făcute cu mare precauţie deoarece iradierea distruge în egală măsură şi ţesutirile sănătoase.

Determinarea vârstei obiectelor vechi cu ajutorul 14C

Acest izotop radioactiv  este creat în atmosferă prin reacţia nucleară a neutronilor cosmici cu nucleele  de azot:

                                             

Izotropul carbon -14 oxidează în CO2 şi este absorbit de plante şi animale. În organismele vii  există un echilibru între carbonul -14 absorbit şi cel eliminat. Când viaţa încetează şi radioactivitatea  carbonului-14 (emiţător de radiaţii ) descreşte, timpul de înjumătăţire fiind de 5 560 ani.

Se poate determina vârsta unui obiect din lemn măsurând activitatea carbonului -14 pentru două mase egale de carbon, una provenită de la un lemn actual şi alta din lemnul obiectului a cărui vârstă se doreşte să se afle. Procedee asemănătoare, folosind dezintegrarea uraniului, thoriului sau potasiului sunt utilizate de geologi pentru a determina vârsta unei roci.

Gamagrafia

Nu diferă  cu nimic ,în principiu, de radigrafia cu raze X: imaginea obţinută pe o placă fotografică a unei piese metalice iradiată cu radiaţii  evidenţiază defectele.

 

 

Gamagrafie industrială

Toate sudurile cuvelor reactoarelor nucleare sunt controlate prin gamagrafie.

30. Utilizări ale energiei rezultate din reacţii nucleare

Centralele nucleare sunt folosite atât pentru obţinerea energiei electrice, cât şi în alte scopuri.

• Un domeniu de mare importanţă, în care centralele nucleare au adus rezolvare economică şi eficientă , este desalinizarea apei de mare. În zonele de deşert, apa râurilor este insuficientă pentru consumul domestic, industrial sau pentru necesităţile agriculturii. Construcţia centralelor nucleare cu instalaţii speciale de desalinizare este o soluţie folosită în zonele de deşert, limitrofe  unor mări sau oceane. Astfel de centrale sunt sau se vor construi în zonele aride ale Mexicului, Californiei, Arizonei, Mării Caspice.

• În industria chimică, procese industriale cum ar fi: cracarea ţiţeiului, gazeificarea cărbunelui etc, sunt mari consumatoare de energie termică. Aceasta poate fi obţinută , în condiţii avantajoase, cu ajutorul centralelor nucleare.

• Caracteristicile specifice ale centralelor nucleare au permis ca aceastea să fie folosite pe navele mari cu regim de mare autonomie de deplasare: spărgătoare de gheaţă, portavioane, submarine şi chiar nave mari de transport. Astfel de nave pot parcurge până la 500 000 km, încărcarea cu combustibil făcându-se o dată la 2-3 ani. Primul spărgător de gheaţă a fost lansat la Leningrad, în ziua de 5 decembrie 1957.

31. Efectele unei explozii nucleare.

• Efecte produse de suflul exploziei

Exploziile nucleare , ca şi cele provocate de armele convenţionale ( clasice), produc distrugeri ale clădirilor şi ale altor structuri aflate în zonă. În timpul unei explozii creşte brusc presiunea aerului ceea ce provoacă o undă de şoc (unda exploziei) şi vânturi puternice. Cât de mari sunt pagubele şi care este raza de acţiune a suflului exploziei depind de puterea bombei, adică de echivalentul ei în TNT.

• Efecte produse de radiaţia termică

Temperaturile foarte ridicate atinse într-o explozie nucleară determină formarea unei mase mari de gaze incandescente, ca o ,,minge de foc”. Diametru ei este de aproximativ 300m  în cazul unei bombe de 10 kilotone şi în jur de 4,8 km pentru o bombă de 10 megatone.

Radiaţia termică emisă de ,,mingea de foc ’’ poate produce  arsuri ale pielii şi incendii. Bombele atomice aruncate asupra  Japoniei (la Hiroşima şi Nagasaki), în cel de-al doilea război mondial, au provocat multe incendii mai ales în zona exploziei.

În unele condiţii ( îndeplinite de exemplu la Hiroşima) focurile mici care apar se pot se pot combina formând furtuni de foc, similare celor care însoţesc incendiile din mari păduri.

Efectele radiaţiei termice emise de ,,mingea de foc” depind de :

• starea atmosferei: Dacă vizibilatea este slabă sau explozia are loc deasupra norilor, efectele sunt scăzute.

• puterea bombei: O bombă de 10 kilotone poate cauza arsuri moderate pe o distanţă de peste 32 km . Arsuri uşoare se produc însă pe distanţe mai mari.

Efecte produse de radiaţia nucleară

În timpul exploziilor nucleare se eliberează radiaţii nucleare foarte penetrante. Acesta este probabil unul din cele mai mortale efecte ale armelor nucleare deoarece iradierea cu radiaţii nucleare cauzează boli grave fiinţelor vii.

Studierea efectelor radiaţiilor nucleare asupra supravieţuitorilor de la Hiroşima şi Nagasaki au arătat cât de novice şi de îndepărtate în timp pot fi efectele radiţiilor.

,,Ciuperca” ce se formează în timpul exploziei nucleare  conţine rezidurile radioactive  ale bombei nucleare (izotopi radioactivi rezultaţi din reacţia de fisiune, neutroni, radiaţii ).

Prin precipitaţiile radioactive ce apar se pot contamina suprafeţe întinse aflate uneori la distanţe foarte mari de locul exploziei.

32.,,Teoria iernii nucleare”

Folosirea pe scară largă a bombelor nucleare , în cazul unui război nuclear , poate avea un efect catastrofal asupra climei planetei şi anume apariţia aşa numitei ,,ierni nucleare”. Această teorie a iernii nucleare a fost dezvăluită în presă , de un grup internaţional de cercetători, în decembrie 1983.

Conform acestei teorii, prin explozia a mai puţin de jumătate din bombele nucleare deţinute de America şi Rusia s-ar arunca în atmosferă cantităţi enorme de praf şi fum.Acestea ar fi suficiente pentru a împiedică lumina Soarelui să ajungă pe Pământ timp de mai multe luni, mai ales în emisfera nordică. Clima va fi foarte rece până când praful se va dispersa. Stratul de ozon va fi şi el afectat şi nu va mai reţine radiaţiile ultraviolete ale Soarelui , care sunt foarte periculoase.

Aceste efecte ale unui război nuclear determină sfârşitul civilizaţiei umane.

33. Măsuri de protecţie a populaţiei în zonele de risc nuclear:

• informarea populaţiei despre natura activităţii nucleare în zonă

• amnajarea locurilor de adăpostire în caz de accident nuclear

• procurarea de mijloace de protecţie individuală (măşti, costume de pânză cauciucată, pelerine din material plastic, cizme ,mănuşi, etc.);

• asigurarea unor rezerve de alimente şi apă

• asigurarea unei truse de prim ajutor

• procurarea de surse de iluminat independente

34.Reguli de comportare a populaţiei:

A.În timpul accidentului nuclear:

• La semnalul de alarmă se execută următoarele:

-se sting becurile, se închid gazele şi apa, se scot din priză aparatele electrice  care pot produce  incendii;

-se pune în funcţiune aparatul de radio, televizorul, pentru a asculta comunicatele organelor de intervenţie;

-se  pregătesc mijloace de protecţie individuală şi cele necesare în vederea unei eventuale evacuări;

-se ocupă locul de adăpostire stabilit;

• În timpul adăpostirii  populaţia trebuie:

-să rămână în adăpost , să nu  deschidă uşile sau  ferestrele;

-să asculte comunicatele  oficiale şi să nu consume alte alimente ,apă, băuturi în afara celor protejate;

• În zonele agricole se iau măsuri pentru:

-acoperirea furajelor;

-adăpostirea animalelor;

-acoperirea surselor de apă  potabilă;

B.După producerea  accidentului nuclear:

La ieşirea din adăpost (îmbrăcat în haine de protecţie):

-se evită contactul cu obiectele din jur;

-nu se stă jos , nu se bea, nu se mănâncă, nu se fumează;

-nu se intră în încăperi sau spaţii de lucru cu îmbrăcămintea contaminată;

-se efectuează control dozimetric în vederea aplicării tratamentului de decontaminare;

-se execută decontaminarea îmbrăcămintei , a locuinţelor.

35.Aplicaţiile legii lui Arhimede în gaze

Aerostatele  sunt alcătuite din anvelope foarte uşoare , umflate cu un gaz cu  densitatea mai mică decât a aerului înconjurător ( hidrogen, heliu,aer cald).Volumul acestei anvelope fiind foarte mare, forţa arhimedică este mai mare decât greutatea totală a aerostatului (anvelopă+gaz+nacelă). Densitatea aerului scade cu altitudinea şi de aceea forţa arhimedică scade pe măsura  ce balonul se ridică, el  atingând la un momemt dat altitudinea maximă.

• In cazul unui balon sondă această altitudine poate fi de mai mulţi kilometri. Baloanele sondă sunt utilizate la studierea vânturilor, temperaturii atmosferice etc.baloanele care transportă pasagerii au o supapă prin care iese gazul din anvelopă dacă altitudinea devine prea mare. Ele au, de asemenea lest (saci cu nisip), care poate fi aruncat peste bord pentru a încetini coborârea. Aceste baloane se deplasează datorită vântului.

 

• Dirijabilele  au anvelopa alungită si un motor ce pune în mişcare o elice. Construite  iniţial pentru traversarea  Atlanticului (în jurul anului 1930) în prezent  sunt folosite mai ales în scopuri publicitare.

 

• Primele aerostate construite au fost  baloanele cu aer cald. Aerul cu care se  umflă anvelopa era încăzit prin arderea paielor umede. Azi, ele utilizează flacăra obtinută prin arderea propanului. Baloanele cu aer cald sunt folosite de pasionaţii care participă  care participă la diferite competiţii.

 

36.

Botanistul Robert Brown. În anul 1828, a observat la microscop o suspensie  coloidală de polen în apă. El a constatat că particulele mici de polen , au o mişcare total dezordonată. Această miscare,  este cu atat mai intensă cu cât particulele în suspensie sunt mai mici, cu cât lichidul este mai puţin vâscos si cu cât temperatura este mai ridicată.

Această miscare, numită ulterior  a fost observată nu numai în apă, ci şi în lichid şi chiar în gaze. O particularitate a mişcării browniene este aceea că ea nu încetează niciodată.

Mişcarea browniană poate fi explicată  dacă se admite ipoteca că moleculele de lichid  se mişcă dezordonat şi continuu.

• • Topind două sau mai multe metale si amestecându-le în anumite proporţii se obţin aliaje.  Ele sunt folosite în tehnică, deoarece au multe propietăţii noi, diferite de cele ale metalelor din care au fost obţinute.Exemplu: alama este un aliaj de cupru si zinc (70% cupru), care este folosit in sudură

  • Prin topire majoritatea substanţelor işi măresc volumul,iar prin solidificare şi-l micşorează. Excepţia fac: gheaţa, fonta, bismutul.Măsurătorile au arătat 100 cm3 de apă dau prin solidificare 109 cm3 . Această mărire a volumului apei prin solidificare provoacă spargerea ţevilor radiatoarelor  şi a orcăror instalaţii (dacă nu sunt golite de apă iarna) înainte ca temperatura să scadă sub 0 grade. Pentru protejarea conductelor prin care trece apă se iau măsuri de izolare:

  • Se introduc conductele sub pământ, care este izolator termic

  • Se înconjoară conductele cu manşoane din materiale termoizolante etc.

  • În tehnică, fenomenul de topire si solidificare a metalelor este folosit la executarea prin turnare a diferitelor piese. În acest scop, metalul topit se toarnă într-o  formă al cărui interior corespunde piesei dorite. Pentru ca turnarea să dea cât mai bune rezultate trebuie ca substanţa topită să umple complet forma.

38.  Electrocutarea

• Intensitatea şi  efectele fiziologice ale curentului electric

 Efectele curentului electric asupra corpului omenesc depinde de intensitatea lui:

• 1-5mA : nici un pericol;

• 10-20mA: somnolenţă, spasme (musculare), reacţii necontrolate

• 25-30mA: contracţii musculare si înţepenirea membrelor, blocarea cutiei toracice (risc de asfixiere)

• peste 50mA: fibrilaţii şi stop  cardiac, moarte (dacă nu se acordă imediat prim ajutor).

• Rezistenţa corpului omenesc poate avea valori între 50 000Ω (piele uscată) si 1 000Ω (piele umedă)

Putem calcula pragul temsiunilor periculoase. În situaţia cea mai defavorabilă: R=1 000Ω şi I=50mA, aplicând legea lui Ohm (U=I ) U = 50 V.

Din motive de securitate pragul pentru tensiunea periculoasă a fost stabilită la 25V. Tensiunea de 220 si 380V pot provoca moartea. S-a constat că şi durata trecerii curentului electric prin corpul omenesc are influenţă. Astfel, un contact la 220V, cu o durată mai mică de o zecime de secundă este, în principiu, fără pericol mortal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I