Susţine Scientia

 Misiunea Scientia.ro este de a publica articole ştiinţă şi tehnologie de calitate. Cu peste 7.000 de articole, Scientia reprezintă azi o colecţie de articole ştiinţifice (multe însoţite de videoclipuri ori animaţii) fără concurent între site-urile cu profil ştiinţific în limba română.
 Pentru a putea asigura o funcţionare optimă a site-ului (servicii de găzduire decente, care costă
485 €/an), avem nevoie de sprijinul dvoastră!
 Dacă găsiţi scientia.ro util, vă rugăm să susţineţi site-ul printr-o donaţie.

Costuri 2019: 485 €. Donat: 101.2


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă

Perioada campaniei de strângere de fonduri: 24.12.18-31.01.2019

 


Lucrul mecanic

Lucrul mecanic este efectuat de o forţă care acţionează asupra unui corp şi îşi deplasează punctul de aplicaţie pe direcţia şi în sensul ei.

Formula de calcul a lucrului mecanic:

L = F * d

unde F este forţa ce acţionează asupra corpului, iar d este distanţa pe care aceasta îşi deplasează punctul de aplicaţie.

Comentarii -

SimetrieToată lumea ştie ce este simetria, însă în acest articol, Mario Livio de la Institutul Ştiinţific de Cercetare Spaţială Baltimore, SUA, ne demonstrează faptul că nu numai formele, dar şi legile naturii pot fi simetrice. Citiţi mai departe pentru a afla detalii surprinzătoare!

Comentarii -

 

Tensiunea superficială este proprietatea unei suprafeţe lichide care o face să se comporte ca o membrană elastică tensionată. Rezistenţa acesteia depinde de forţele de atracţie dintre particulele lichidului sau de forţele de atracţie dintre acestea şi particulele corpurilor gazoase, solide sau lichide cu care care intră în contact. Datorită tensiunii superficiale este posibil ca anumite insecte să stea pe suprafaţa apei sau ca o lamă de ras să plutească la suprafaţa unui lichid, chiar dacă lama are o densitate mai mare decât lichidul şi nu poate pluti. Tensiunea superficială cauzează apariţia picăturilor sferice de lichid, întrucât lichidul tinde să-şi micşoreze aria.

Comentarii -

Prototipul kilogramuluiSuntem atât de obişnuiţi cu unităţile de măsură, fie că este vorba de măsura timpului, fie că este vorba de măsura distanţei ori a greutăţii, încât probabil că cei mai mulţi nu ne-am pus vreodată întrebarea: cum sunt aceste  unităţi standardizate? Cât înseamnă de fapt o secundă? În raport cu ce dat fundamental este ea stabilită?

Comentarii -

 

LEX PRIMA - PRINCIPIUL INERŢIEI

Un punct material îşi menţine starea de repaus relativ sau de mişcare rectilinie uniformă atâta timp cât asupra sa nu acţionează alte corpuri care să-i schimbe această stare.

Inerţia este proprietatea generală a corpurilor de a-şi menţine starea de repaus sau de mişcare rectilinie şi uniformă în absenţa acţiunilor exterioare respectiv de a se opune la orice schimbare a stării sale de repaus sau de mişcare rectilinie şi uniformă în prezenţa acţiunilor exterioare.

Masa este o mărime fizică scalară ce măsoară inerţia corpurilor.

Sistemul de referinţă inerţial este un sistem de referinţă în care este valabil principiul inerţiei.

Un sistem de referinţă care se mişcă rectiliniu uniform faţă de un sistem de referinţă inerţial este la rândul său un sistem de referinţă inerţial.

Comentarii -

 

Scintilatoarele sunt materiale transparente folosite de cercetători pentru a detecta particule şi unele forme de radiaţii. Când radiaţia loveşte scintilatorul, acest material absoarbe o parte din energia radiaţiei, emiţând în schimb lumină. Chiar şi cea mai mică "scânteiere" poate fi detectată de fotomultiplicatoare ataşate la un scintilator.
 
Scintilator cristal
Cristal folosit ca scintilator (înconjurat de detectoare)
credit: wikipedia.org

Comentarii -

HaosUn fluture bătând din aripi undeva în Europa poate declanşa o tornadă în Texas. Aşa afirmă teoria haosului. Această teorie - în esenţă - indică faptul că mici modificări ale datelor iniţiale ale unui sistem complex poate duce la stări finale al sistemului foarte diferite. Edward Lorenz este cel care pune bazele acestei teorii.

Comentarii -

Lumina Cherenkov - comparatie cu boom-ul sonic

 

Lumina Cherenkov apare atunci când particulele călătoresc mai repede decât lumina. Vă întrebaţi probabil cum poate o particulă depăşi viteza luminii … Ceea ce ştim  în urma formulării teoriei relativităţii speciale de către Einstein – şi nu a fost invalidat – este că viteza luminii în vid este de 300.000 km/s şi că nimic nu poate depăşi această limită. Totuşi, viteza luminii nu este aceeaşi în orice mediu. De exemplu, atunci când trece prin apă ori sticlă, viteza luminii încetineşte cu până la 25 de procente. Prin urmare, este posibil ca particule ce călătoresc prin unele substanţe cu viteze subluminice – raportat la viteza luminii în vid – să fie totuşi mai rapide decât lumina în acel mediu.

Comentarii -

neutralino William Thompson, la sfârşitul secolului al XIX-lea afirma că toate legile Universului au fost descoperite. Dar lucrurile s-au complicat în anii imediat următori, odată cu apariţia ideilor lui Einstein, Planck, Bohr, Schrödinger etc. Neutralino este un exemplu că Universul este mult mai "refractar" în a-şi dezvălui tainele decât s-ar putea crede...

Comentarii -

Gravitatia_in_contextul_teoriei_stingurilorSe ştie despre gravitaţie că este cea mai slabă dintre cele 4 forţe fundamentale. Deşi la scară cosmică gravitaţia produce efecte colosale, la nivel atomic interacţiunile gravitaţionale sunt mult mai slabe decât celelalte. Teoria stringurilor, cea mai populară teorie cuantică a gravitaţiei care există în prezent, oferă o posibilă explicaţie.

Comentarii -

Carbonul - ingredient de bază al materiei organice

Carbonul este un ingredient de bază din compoziţia organismelor vii de pe Terra. Toate formele de viaţă conţin în jur de 25% carbon. Atomul de carbon este unic deoarece se poate combina cu alţi atomi de carbon dând naştere unor lanţuri lungi sau unor structuri circulare de legături carbon-carbon, care, la rândul lor, stau la baza moleculelor organice complexe care fac posibilă viaţa.

Comentarii -

Efectul fotoelectricDouă dintre concepţiile greşite pe care o parte a publicului le are despre marele Albert Einstein sunt că teoria relativităţii i-ar fi adus premiul Nobel pentru fizică şi că el ar fi descoperitorul efectului fotoelectric. Aflaţi pentru ce a fost Einstein laureat al Nobelului şi lămuriţi-vă în privinţa efectului fotoelectric citind în acest articol.

Comentarii -

De când datează primele oglinzi?

Primele menţiuni despre oglinzi confecţionate din bronz şi alămuri apar în biblie şi în scrierile antice ale egiptenilor, grecilor şi romanilor. Cele mai vechi oglinzi din sticlă, acoperite pe o faţă cu un strat metalic strălucitor, au apărut în Italia în timpul secolului XIV. Iniţial, procesul tehnologic folosit la confecţionarea oglinzilor din sticlă consta în aplicarea pe una din suprafeţele sticlei a unui strat de mercur şi staniol şlefuit.

Metoda folosită şi astăzi la confecţionarea oglinzilor a fost descoperită în 1835 de chimistul de origine germană, Justus von Liebig. Procesul imaginat de el consta din turnarea unui amestec de amoniac şi argint pe suprafaţa sticlei. Dacă se adaugă şi formaldehidă  (produs gazos cu miros iritant, solubil în apă, folosit la fabricarea răşinilor sintetice, a coloranţilor, medicamentelor, ca dezinfectant etc) amestecului metalic, rezultă o suprafaţă argintie, strălucitoare, care are proprietatea de a reflecta lumina. În prezent suprafeţele oglinzilor sunt de diferite forme, obţinându-se diverse efecte ale obiectelor reflectate.

Comentarii -

Răspunsul scurt este că nu ne prea dăm seama de adevărata dimensiune a obiectelor privindu-le în oglindă. Puteţi face următorul experiment: încercaţi, printr-o măsurătoare nepretenţioasă, cu ajutorul mâinilor, să vedeţi cât de mare vă este capul, aşa cum apare el în oglindă. O să observaţi că măsurătoarea va arăta că acesta este mai mic decât în realitate. Cu toate acestea, de regulă, puteţi face o evaluare corectă a lucrurilor pe care le priviţi în oglindă. Cum se face că se întâmplă astfel?

 

A woman before a mirror
Eserin Adi. A woman before a mirror

 

Comentarii -

Teoria Relativităţii a lui Albert Einstein constă din două porţiuni majore: teoria relativităţii restrânse (sau relativitatea specială) şi relativitatea generalizată.

Relativitatea restrânsă descrie fenomenele care devin observabile la viteze comparabile cu viteza luminii, în sisteme de referinţă inerţiale (adică sisteme de referinţă care se deplasează unele faţă de altele la viteze constante). Pe de altă parte, relativitatea generală se ocupă de sistemele de referinţă neinerţiale (care au o mişcare accelerată), descriind fenomenele apărute în preajma câmpurilor gravitaţionale foarte puternice (în jurul corpurilor cereşti masive, cum ar fi stelele şi planetele). Această din urmă teorie stabileşte o legătură între gravitaţie şi curbura spaţiului, concept pe care îl vom lămuri ceva mai târziu.

Comentarii -

Dicţionarul explicativ al limbii române ne spune că un cal-putere este o unitate de măsură pentru putere, egală cu 75 de kilogrammetri-forţă pe secundă, folosită pentru a exprima puterea unui motor. Aceasta înseamnă că un cal-putere reprezintă forţa necesară ridicării unui corp de 75 kg la înălţimea de un metru, în timpul de o secundă, şi se traduce cu o valoare de 735,49875 W.

În ingineria electrică, calul-putere se defineşte ca fiind egal cu 736 de waţi.

Noţiunea de cal-putere a fost introdusă de inventatorul scoţian James Watt, astfel că povestea naşterii acestei unităţi de măsură se raportează la sistemul englezesc de unităţi.  Valoarea unui cal-putere a fost stabilită după ce Watt a efectuat o serie de experimente în care aceste animale de tracţiune (caii) tractau diverse cantităţi de cărbune. Iniţial, Watt a stabilit că, în medie, un cal era capabil să tracteze 22000 de livre de cărbune pe o distanţă de  un picior într-un minut.

 

James Watt. Portret
James Watt (1736-1819)
Portret realizat de Carl Frederik von Breda

 

Comentarii -

Constituenţi fundamentali ai Universului, particulele identificate de fizicieni până în prezent ca aparţinând Modelului Standard – electroni, neutrini, quarcuri ş.a.m.d. - reprezintă un veritabil alfabet al materiei. Asemenea literelor – omoloagele lingvistice ale particulelor elementare – aceste elemente fundamentale reprezintă cele mai mici componente ale materiei identificate cu mijloacele pe care le posedă ştiinţa astăzi. Conform celor observate până în prezent, se pare că nu există o substructură sau nişte sub-particule care să intre în componenţa acestor constituenţi fundamentali.

Teoria stringurilor (teoria sforilor, după cum mai este numită) susţine însă contrariul. Potrivit acestei teorii, dacă am avea la dispoziţie o tehnologie care să ne permită să vizualizăm materia la un ordin de magnitudine mult inferior celui observabil cu instrumentele actuale, am constata că aceste particule fundamentale nu sunt punctiforme, aşa cum le descrie ştiinţa astăzi, ci sunt constituite din minuscule bucle unidimensionale. Autorii şi adepţii acestei teorii descriu stringurile (sau corzile, sforile etc.) ca pe nişte filamente minuscule care vibrează sau oscilează într-o singură dimensiune.

Figura de mai jos ilustrează ideea principală a teoriei stringurilor, plecând de la un măr şi pătrunzând la scări succesiv mai mici în structura internă a acestuia şi a constituenţilor săi.

 

Teoria stringurilor
 

Câte dimensiuni are lumea în care trăim? Care sunt acestea?

Fizicienii descriu lumea în care trăim ca având patru dimensiuni. Primele trei dintre acestea descriu spaţiul şi sunt notate în literatura de specialitate, în lucrările de matematică şi fizică, cu x , y şi z. x desemnează întotdeauna lungimea, y-lăţimea şi z-înălţimea.

 

Ne putem imagina viaţa într-o singură dimensiune? Dar într-un univers bidimensional?

O lume unidimensională ar fi asemenea unui fir de aţă, iar vieţuirea într-un asemenea univers ar permite ciudaţilor săi locatari să se deplaseze doar pe direcţia înainte-înapoi. Ne putem imagina în continuare un areal bidimensional, acolo unde locuitorii s-ar putea deplasa asemenea furnicilor pe o foaie de hârtie: înainte, înapoi , stânga, dreapta, sau chiar trecând de pe o faţă pe cealaltă a filei. Dacă adăugăm şi a treia dimensiune, atunci furnicile ar putea părăsi suprafeţele hârtiei pentru a se deplasa pe direcţia sus-jos.

Comentarii -

Am prezentat în acest articol o scurtă explicaţie a legii conservării energiei. Iată în continuare un exemplu concret care ajută la înţelegerea acestei legi fundamentale pentru modul în care interpretăm funcţionarea Universului nostru.

Am ales spre exemplificare transformările pe care le suferă energia pe care o posedă un automobil. Săgeţile roşii indică transferuri de energie.

 

Conservarea energiei

 

Comentarii -

Turnul din Pisa

 

Centrul de masă al Turnului din Pisa cade în interiorul suprafeţei de sprijin

(schools.wikia.com)

Până nu demult existau temeri serioase că celebrul turn înclinat din oraşul italian Pisa avea să cadă în cele din urmă, din cauza faptului că fundaţia sa, deşi adâncă de 3 metri, nu fusese turnată pe rocă solidă. Din cauza proastei calităţi a solului, fundaţia a început să se scufunde imediat după începerea construcţiei, în anul 1173, provocând înclinarea spre sud a turnului. Recent, după finalizarea unor lucrări de restaurare care au durat 18 ani s-a spus că înclinarea progresivă şi afundarea turnului au fost stopate, astfel că este posibil ca celebra construcţie să rămână un obiectiv turistic important pentru multă vreme de acum înainte. Rămâne totuşi întrebarea: de ce s-a menţinut în picioare această construcţie pe care mai toate ilustratele o înfăţişează ca fiind pe punctul să cadă?

Comentarii -

Oricine ştie că o minge de tenis sau una de fotbal urmează de obicei după lovire traiectorii parabolice prin aer, conform legilor mecanicii. De asemenea, cei care au satisfăcut stagiul militar ori sunt militari de profesie s-au familiarizat în mod sigur cu balistica, o ramură a mecanicii teoretice care studiază legile mişcării unui corp greu, unui proiectil sau unui glonţ aruncat sub un anumit unghi faţă de orizontală. Dacă însă imprimăm o mişcare similară prin aer unui ciocan sau unei chei fixe, mişcarea acestor obiecte pare extrem de complicat de descris prin intermediul unor ecuaţii matematice. Cauza mişcării aparent imposibil de descris a ciocanului prin aer este distribuţia neuniformă a masei acestuia.

 

 

Traiectoria unui ciocan prin aer

Traiectoria ciudată a unui ciocan prin aer. Centrul de masă respectă regulile traiectoriei balistice.

 

Comentarii -

 

Pot comunica astronauţii în spaţiul cosmic?

Undele sonore au nevoie de un mediu prin care să se propage, aşa cum a demonstrat Robert Boyle acum aproape 350 de ani. Din această cauză comunicarea verbală în spaţiul extraterestru devine imposibilă, cel puţin în condiţii similare comunicării interumane normale, aşa cum o experimentăm cu toţii pe Terra. Când un cosmonaut vorbeşte corzile sale vocale vibrează, iar respectivele vibraţii sunt transmise aerului din cavitatea bucală şi din interiorul căştii cu care este dotat costumul special al acestuia. Vibraţia se transmite şi căştii în sine, doar că aici este punctul terminus al propagării undei deoarece mai departe nu mai există nimic. Undele sonore nu se pot propaga prin vacuum-ul din spaţiul extraterestru, astfel că sunetele scoase de astronauţi rămân practic "închise" în interiorul propriilor costume atunci când aceştia se află în spaţiul cosmic.

Comentarii -

Moleculele de aer au tendinţa de a se mişca mai uşor prin medii calde şi umede datorită faptului că în aceste condiţii energia lor internă creşte. Cum viteza sunetului depinde de felul în care variază presiunea aerului atunci când moleculele se ciocnesc unele de altele (creând zone de compresie, dar şi zone cu aer mai rarefiat), elasticitatea moleculelor devine un factor important. De aceea, în zilele călduroase şi cu umiditate ridicată, sunetul călătoreşte mai repede decât într-o zi rece şi uscată, atunci când moleculele de aer nu oscilează cu aceeaşi uşurinţă.

Comentarii -

 

Ce este bariera sunetului?

Bariera sunetului reprezintă viteza pe care un obiect trebuie să o atingă pentru a depăşi viteza sunetului. Viteza sunetului este deseori folosită drept referinţă pentru măsurarea şi exprimarea vitezelor dezvoltate de aparatele de zbor. Viteza sunetului are valoarea de aproximativ 331 metri/secundă, măsurată la o temperatură de 00C şi poartă numele de Mach 1, ales în cinstea fizicianului şi filozofului austro-ceh Ernst Mach. Dublul vitezei sunetului este denumit şi Mach 2, o viteză egală cu de trei ori valoarea vitezei sunetului este Mach 3 ş.a.m.d. La temperatura de 200C viteza sunetului are o valoare de 343,14 metri/secundă.

Comentarii -

 

Căldura este o formă de energie, astfel că foloseşte unitatea de măsură numită joule după fizicianul englez James Prescott Joule. Deşi joule-ul reprezintă standardul internaţional stabilit pentru măsurarea energiei, căldura poate fi măsurată şi în calorii.

O calorie se defineşte ca fiind cuantumul de energie necesar pentru a creşte temperatura unui gram de apă cu un grad Celsius sau Kelvin. Energia necesară pentru acest proces este de 4,186 jouli, o cantitate relativ mică de energie. Valoarea aceasta variază în funcţie de temperatura la care se află apa atunci când i se ridică temperatura cu un grad. Măsurătorile efectuate atunci când s-a ridicat temperatura unui gram de apă de la 14,50C la 15,50C au relevat valori ale caloriei cuprinse între 4,1852 şi 4,1858 jouli. Când apa are temperatura în jurul valorii de 200C, se obţine o valoare aproximativă a caloriei de 4,182 jouli. La 40C, obţinem 4,204 jouli. S-a stabilit şi o valoare a caloriei medii, ca fiind a suta parte din energia necesară creşterii temperaturii unui gram de apă de la 00C la 1000C la presiune atmosferică normală, şi anume 4,190 jouli.

Comentarii -

Ştiaţi că atât mişcările patinatorilor pe gheaţă, dar şi felul în care pisicile îşi repoziţionează corpul astfel încât să cadă întotdeauna în picioare pot fi explicate prin prisma conservării momentului cinetic? Aflaţi detalii în acest articol...

Comentarii -

 

Dilatarea timpului joacă un rol major în cadrul Teoriei Relativităţii. Teoria lui Albert Einstein ne învaţă că dacă cineva ar putea călători cu viteza luminii, timpul s-ar opri pentru acea persoană. Din moment ce nimeni şi nimic, cu excepţia undelor electromagnetice, care au avantajul că nu posedă masă proprie, nu poate dezvolta o asemenea viteză, regula a fost extinsă sub forma fenomenului de dilatare a timpului: cu cât un obiect călătoreşte cu o viteză mai mare, cu atât timpul trece mai încet pentru acel obiect.

Comentarii -

Pat de cuie
Om întins pe cuie Sursa imaginii: picasaweb.google.com

Ce este presiunea?

Presiunea este raportul dintre forţa care se aplică asupra unei anumite suprafeţe şi respectiva suprafaţă.

P=F/A

Rezultă, aşadar, că odată cu creşterea forţei şi concentrarea ei pe o suprafaţă cât mai mică, creşte şi presiunea. Altfel spus, presiunea scade dacă suprafaţa creşte şi/sau forţa scade.

Comentarii -

 

Când este un corp în cădere liberă?

Căderea liberă se produce atunci când un obiect este atras de forţa gravitaţională a unui corp ceresc masiv (Pământul, Luna, Soarele, alte planete, etc.), având o mişcare de sus în jos din perspectiva celor aflaţi la suprafaţa corpului care exercită atracţia gravitaţională. Obiectele care cad spre suprafaţa Pământului nu sunt, totuşi, în cădere liberă, fapt datorat forţelor de frecare cu aerul, care încetinesc corpul în mişcarea sa spre suprafaţa terestră. Căderea liberă ideală ar putea avea loc doar în vid, acolo unde atracţia gravitaţională ar fi singura forţă care ar acţiona asupra obiectului care cade liber.

Comentarii -

Materia poate exista în natură în 3 stări de agregare: solidă, lichidă şi gazoasă. O stare de agregare este o formă de organizare a materiei caracterizată prin uniformitate în consistenţă şi rezistenţă, proprietăţi care o diferenţiază de celelalte stări în care substanţa respectivă se poate găsi. O substanţă în stare solidă are o formă bine definită şi este rigidă, una în stare lichidă nu are o formă stabilă, dar are volum fix, iar în cazul stării gazoase nu putem vorbi nici de formă, nici de volum fixe, substanţa aflată în această stare de agregare luând forma şi dimensiunile containerului în care se găseşte.

Comentarii -