MECANICĂ FIZICĂ

 

 

 

 

CUVÂNT ÎNAINTE

I

 

 

CUPRINS

II

 

 

1. INTRODUCERE ÎN MECANICA FIZICĂ

1

1.1. Obiectul mecanicii

1

1.2. Mărimi fizice fundamentale în mecanică

1

1.3. Capitolele mecanicii

2

 

 

2. CINEMATICA PUNCTULUI MATERIAL

2

2.1. Generalități

2

2.2. Traiectoria

2

2.3. Viteza pe traiectorie

4

2.3.1. Problemă rezolvata

5

2.4. Vectorul viteză

6

2.4.1. Probleme rezolvate

10

2.5. Vectorul viteză în coordonate polare plane

19

2.6. Vectorul viteză în coordonate cilindrice

21

2.7. Vectorul viteză în coordonate sferice

22

2.8. Vectorul viteză areolară

24

2.8.1. Problemă rezolvată

27

2.9. Mișcarea rectilinie uniformă

27

2.10. Curbura traiectoriei și raza de curbură

30

2.11. Formulele lui Frenet

33

2.12. Vectorul accelerație

37

2.12.1. Probleme rezolvate

42

2.13. Vectorul accelerație în raport cu triedrul Frenet

44

2.14. Accelerația de ordinul al doilea

46

2.15. Hodograful vitezei unui mobil

47

2.16. Vectorul accelerație instantanee în coordonate carteziene

48

2.16.1. Problemă rezolvata

50

2.17. Vectorul accelerație în coordonate polare plane

50

2.18. Vectorul accelerație în coordonate cilindrice

51

2.19. Vectorul accelerație în coordonate sferice

51

2.20. Mișcarea rectilinie uniform variată

52

2.20.1. Problemă rezolvata

56

2.21. Mișcarea circulară uniformă

61

2.21.1. Problemă rezolvata

64

2.22. Mișcarea circulară uniform variată

65

2.23. Mișcarea oscilatorie armonică

69

2.24. Compunerea oscilațiilor armonice colineare

77

2.25. Descompunerea unei oscilații nearmonice în oscilații armonice colineare

89

2.25.1. Probleme rezolvate

93

2.26. Compunerea oscilațiilor armonice perpendiculare.

97

2.26.1. Problemă rezolvata

103

 

 

3. MIȘCAREA RELATIVĂ

109

3.1. Mișcarea relativă a punctului material

109

3.2. Ecuațiile (formulele) lui Poisson

111

3.3. Compunerea vitezelor în mișcarea relativă

118

3.4. Compunerea deplasărilor în mișcarea relativă

120

3.5. Compunerea accelerațiilor în mișcarea relativă

122

 

 

4. DINAMICA PUNCTULUI MATERIAL

124

4.1. Inerția unui corp

124

4.2. Primul principiu al dinamicii

129

4.3. Impulsul punctului material

137

4.4. Vectorul forță

138

4.5. Principiul fundamental al dinamicii

140

4.6. Legea independenței acțiunii forțelor

144

4.7. Legea dinamică a mișcării punctului material

144

4.7.1. Probleme rezolvate

148

4.8. Principiul acțiunii și reacțiunii

157

4.9. Acțiuni transmise prin sfori (fire)

159

4.10. Tensiunea dintr-o sfoară (dintr-un fir, dintr-o bară)

161

4.11. Forța elastică.

163

4.12. Determinarea masei inerțiale

165

4.13. Gruparea resorturilor

167

4.13.1. Problemă rezolvata

170

4.14. Masa gravitațională

170

4.15. Greutatea unui punct material.

175

4.15.1. Problemă rezolvată

176

4.16. Forțe normale de contact

180

4.17. Forța de frecare prin alunecare

181

4.18. Determinarea coeficienților de frecare statică și dinamică

186

4.19. Interpretarea microscopică a frecării

187

4.20. Norme de rezolvare a unei probleme de dinamică.

189

4.20.1. Problemă rezolvată

190

4.21. Dinamica mișcării circulare uniforme

193

4.21.1. Problemă rezolvată

196

4.22. Dinamica mișcării circulare uniform variate

197

4.23. Legea conservării impulsului

199

4.24. Dinamica mișcării oscilatorii armonice

200

4.25. Pendulul elastic

201

4.26. Pendulul gravitațional simplu

205

4.27. Momentul unei forțe care acționează asupra unui punct material

207

4.28. Momentul cinetic al unui punct material

208

4.29. Teorema variației momentului cinetic

209

4.30. Legea conservării momentului cinetic al punctului material

210

4.30.1. Aplicații

210

4.31. Lucrul mecanic al unei forțe

213

4.31.1. Probleme rezolvate

215

4.32. Puterea mecanică

218

4.33. Energia cinetică. Teorema variației energiei cinetice

218

4.33.1. Problemă rezolvată

220

4.34. Forțe conservative

221

4.34.1. Probleme rezolvate

222

4.35. Forțe neconservative

226

4.36. Energia potențială

227

4.36.1. Probleme rezolvate

229

4.37. Legea conservării energiei mecanice totale

236

4.38. Teorema variației energiei mecanice totale

236

4.39. Dinamica punctului material cu masă variabilă

237

4.39.1. Probleme rezolvate

240

4.40. Rezultatul ciocnirii corpurilor

245

4.40.1. Probleme rezolvate

248

 

 

5. DINAMICA OSCILAȚIILOR LINIARE

258

5.1. Oscilații libere fără amortizare

258

5.1.1. Probleme rezolvate

262

5.2. Oscilații libere cu amortizare vâscoasă

268

5.2.1. Probleme rezolvate

277

5.3. Oscilații libere cu amortizare uscată.

298

5.4. Oscilații forțate neamortizate

307

5.4.1. Problemă rezolvată

311

5.5. Oscilații forțate cu amortizare vâscoasă

320

5.5.1. Problemă rezolvată

323

 

 

6. SISTEME DE REFERINȚĂ NEINERȚIALE

327

6.1. Sisteme de referință neinerțiale (SRN)

327

6.2. Forțe complementare

329

6.2.1. Problemă rezolvată

332

6.3. Sisteme de referință proprii (SRP)

336

6.3.1. Problemă rezolvată

339

6.4. Principiul lui d’Alembert

342

6.5. Forțe de inerție

343

6.5.1. Problemă rezolvată

344

6.6. Forța centrifugă complementară terestră

347

6.7. Influența rotației Pământului asupra căderii unui punct material în vid

355

6.8. Pendulul Foucault

367

6.8.1. Problemă rezolvată

384

6.9. Forța complementară Coriolis terestră

387

 

 

7. GRAVITAȚIA

392

7.1. Legile lui Kepler

392

7.1.1. Problemă rezolvată

393

7.2. Legea atracției universale

397

7.3. Mareele terestre datorate Soarelui

405

7.4. Mareele terestre datorate Lunii

411

7.5. Energia potențială în câmpul gravitațional al unei planete

419

7.6. Accelerația în câmpul gravitațional al unei planete

421

7.6.1. Probleme rezolvate

422

7.7. Mișcarea unui punct material în câmpul forței centrale gravitaționale

436

7.7.1. Probleme rezolvate

441

 

 

8. SATELIȚI

456

8.1. Elementele mișcării unui satelit pe o traiectorie eliptică.

456

8.1.1. Problemă rezolvată

467

8.2. Introducerea unui satelit pe orbita eliptică

471

8.3. Elementele mișcării unui satelit pe o traiectorie hiperbolică

475

8.4. Elementele mișcării unui satelit pe o traiectorie parabolică

482

8.5. Elementele mișcării unui satelit pe o traiectorie circulară

486

8.6. Mișcarea rectilinie sub acțiunea forței de atracție gravitațională

489

8.6.1. Problemă rezolvată

490

8.7. Viteze cosmice

491

8.7.1. Probleme rezolvate

493

 

 

9. SISTEME DE PUNCTE MATERIALE

521

9.1. Problema generală

521

9.2. Teorema variației impulsului total

523

9.3. Teorema variației momentului cinetic total

525

9.4. Teorema variației energiei cinetice totale

529

9.5. Centrul de masă al sistemului de puncte materiale

531

9.6. Sistemul de referință al centrului de masă (SRCM)

533

9.6.1. Probleme rezolvate

536

9.7. Teorema variației momentului cinetic relativ

558

9.8. Teorema variației energiei cinetice relative

560

 

 

10. UNDE MECANICE

563

10.1. Unde elastice longitudinale

563

10.2. Unde longitudinale în gaze

572

10.3. Unde longitudinale în lichide

574

10.4. Șocul hidraulic (lovitura de berbec)

577

10.5. Unde elastice transversale

587

10.6. Unde superficiale pe lichide

596

10.6.1. Probleme rezolvate

603

10.7. Ecuația undelor liniare și plane

622

10.8. Viteza undelor transversale într-o coardă elastică

627

10.9. Ecuația undelor transversale circulare pe o membrană elastică plană

633

10.10. Viteza undelor longitudinale într-o bară cilindrică elastică

639

10.11. Viteza undelor longitudinale într-un gaz

644

10.12. Ecuația undelor longitudinale plane într-un gaz

648

10.13. Ecuația undelor sferice longitudinale într-un gaz

658

10.13.1. Probleme rezolvate

664

10.14. Energia mediului în care se propagă o undă mecanică

672

10.14.1. Probleme rezolvate

673

10.15. Principiul lui Huygens

688

10.15.1. Probleme rezolvate

692

10.16. Interferența undelor

715

10.16.1. Problemă rezolvată

723

10.17. Unde staționare

726

10.17.1. Probleme rezolvate

734

10.18. Dispersia undelor

747

10.19. Unde staționare pe suprafața unui lichid

752

10.19.1. Probleme rezolvate

760

10.20. Viteza de grup a undelor mecanice

767

10.20.1. Probleme rezolvate

779

10.21. Ghiduri de unde

786

10.21.1. Problemă rezolvată

798

10.22. Polarizarea undelor

800

10.23. Efectul Doppler clasic

815

10.23.1. Probleme rezolvate

827

 

 

BIBLIOGRAFIE

853