1.1.
FIZIKA – SHKENCA DHE KRIJIMTARIA. FIZIKA DHE SHKENCAT TJERA.
- Fizika paraqet bazë për shkencat natyrore. Ajo i studion të gjitha format më elementare, të përgjithshme, më të thjeshta të lëvizjes së materies. Fizika është shkencë e përgjithshme për strukturën e materies, substancën dhe fushën. Substanca është e ndërtuar nga molekulat ose atomet dhe thërrmitë (elektronet, protonet, neutronet) që hyjnë në ndërtimin e atomit. Dukuritë në të cilat molekulat e substancës mbesin të pandryshueshme quhen dukuri fizike (hudhja e gurit, ngurosja-ngrirja, vlimi i ujit, lëvizja e automobilit ose trenit, emetimi-rrezatimi I dritës dhe i radiovalëve etj.). Kimia e studion formën kimike të lëvizjes së substancave, ku me këtë nënkuptojmë ndryshimin kualitativ të substancës, shndërrimin e një substance në tjetrën dhe për të mund të thuhet se është shkencë që i studion substancat dhe shndërrimin e tyre. Shumë dukuri njëkohësisht mund të radhiten edhe në dukuritë kimike edhe në dukuritë fizike: harku elektrik, radioaktiviteti,… . Prandaj nuk mund të vendosen kufi të prerë mes fizikës dhe kimisë. Fizika ka ndikim të madhë në degët e ndryshme të shkencës, teknikës dhe prodhimtarisë, prandaj ajo duhet të jetë pjesë e kulturës së civilizimit bashkëkohor.
1.2.
MODELET, TEORITË, LIGJET.
- Kozmos- nga greqishtja dmth: rregull, bukuri. Njohuritë e para për botën, në të cilën jetojmë, i mësojmë duke iu falëndëruar shqisave tona. Me metodën shkencore e cila I përfshin vështrimin, të menduarit dhe provat (eksperimentet) arrihet deri tek njohuritë për dukuritë e ndryshme fizike, formimi i ligjeve fizike etj. Metodën shkencore i pari e përdori Galileo Galileu (1564-1642). Krijues i metodës matematikore (teorike) në fizikë është Isak Njutni. është hapi i parë për absorbimin e diturive dhe kjo aplikohet kur ndonjë dukuri Vëzhgimi – është studiohet në kushte natyrore. Në këtë fazë regjistrohen faktet, sistematizohen, bëhet lidhshmëria ndërmjet tyre, të menduarit – përfundimet.
Prova (eksperimenti fizik)- kërkon krijimin e kushteve speciale për zhvillimin e dukurisë së
studiuar. Ai realizohet me matje të madhësive fizike: vetitë e trupave, karakteristikat e procesit ose dukurisë. Matja e saktë e madhesivë fizike është kusht I domosdoshëm për vlerësimin e eksperimentit të kryer, e me këtë edhe të procesit të dukurisë fizike të hulumtuar. Të menduarit abstrakt – nënkupton themelimin e disa lidhjeve dhe ligjshmërive të dyanshme,
parashtrim të hipotezave dhe krijim të teorive. - Vëzhgimet, provat dhe teoria i zbulojnë varshmëritë ndërmjet madhësive fizike, gjegjësisht i zbulojnë ligjshmëritë fizike. Ligjshmëritë më të rëndësishme quhen ligje fizike. Ligjet e përgjithshme fizike themelore, në bazë të cilëvë ndërtohet ndonjë teori e caktuar, quhen parime. Kështu psh. Të tre ligjet e Njutnit janë parime themelore në bazë të cilës është ndërtuar mekanika e Njutnit. Kuptimet themelore që përdoren në fizikë janë: Substanca, fusha (elektromagnetike dhe gravitacionit), lëvizja dhe bashkëveprimi, forcat (elastike, gravitacioni, forca e shtypjes, forcat e fërkimit, elektromagnetike, nukleare), energjia dhe impulset. Teoritë themelore në fizikë janë: mekanika e Njutnit, teoria molekulare-kinetike, termodinamika, elektrodinamika e Maksvelit, Teoria e Kuanteve, Teoria e Relativitetit, teoria e oshilimeve dhe valëve. Gjatë sqarimeve teorike të dukurive fizike, fizika shërbehet me modele të ndryshme: pika materiale ose therrmia, trup ideal i ngurtë, lëngje ideale, gaze ideale, valë, fushë, substancë, rreze etj. Detyra kryesore e fizikës është t’i zbulojë dhe t’i sqarojë ligjet e natyrës që I përcaktojnë dukuritë fizike. Fizika është shkencë eksperimentale dhe teorike. Nëse përvojën dhe dukuritë fizicientët I përdorin, kryesisht për konstruktimin e pikënisjes dhe kryerjen e eksperimentit, ata quhen eksperimentues (Franklin, Marija Kiri, …).
Nëse janë më me përvojë në aplikimin e matematikës gjatë zgjidhjes së detyrave nga fizika, quhen Teoretikë (Isak Njutni, Albert Ajnshtajn,…).
1.3.
SISTEMI NDËRKOMBËTAR I NJËSIVE
- Që të përshkruhet ose studiohet ndonjë dukuri përdoren madhësitë fizike. Madhësitë fizike janë madhësitë që I karakterizojnë dukuritë fizike, ose disa veti të materies. Kështu psh. Për përshkrimin e dukurisë fizike e njohur me emrin lëvizja e trupit aplikohen tri karakteristika: koha (më saktë: intervali kohor), rruga e kaluar (distanca) dhe shpejtësia. Koha, rruga e kaluar dhe shpejtësia janë madhësi fizike. Për vetinë e trupave, të njohur me emrin plogështia, përdoret madhësia fizike e quajtur masa e trupit. Në fizikë përdoren shumë madhësi fizike: temperatura, forca, shtypja, pesha e trupit, përcueshmëria elektrike dhe termike, puna, energjia, impulsi i trupit, rezistenca elektrike etj. Detyra themelore gjatë studimit eksperimental të dukurive dhe proceseve fizike është që ato të përshkruhen me madhësi fizike të caktuara dhe të gjehet mënyrë për matjen e tyre. Të matet një madhësi fizike do të thotë që ajo të krahasohet me njësi të njejtë, e cila kushtimisht është marrë për njësi matëse. Nëse me A e shënojmë madhësine fizike, B- njësinë matëse të asaj madhësie, n- vlerën numerike të madhësisë së matur, atëherë në bazë të përcaktimit për matje mund të shkruhet: A=n B, e cila paraqet barazimin themelor të matjes. - Tetor 1960, Paris – Sistemi ndërkombëtar I njësive (SI). Metri është gjatësia e rrugës që kalon drita në vakuum për kohë prej 1/299 792 458 pjesë të sekondës. Kilogrami është I barabartë me masën e prototipit ndërkombëtar të kilogramit. Ai ka formë cilindri me diametër 39 mm dhe lartësi 39 mm. Sekonda është agërsisht e barabartë me 1/86 400 pjesë të ditës mesatare diellore. Disa njësi për matje mund të përpunohen në formë të ndonjë trupi ose modeli (psh. Etaloni për peshim, shiriti metrik për matjen e gjatësisë etj.) Njësitë e tilla quhen masa. Msat e përpunuara me saktësi më të madhe quhen etalone.
TABELA 1.1. MADHËSITË DHE NJËSITË THEMELORE NË SI
MADHËSIA
NJËSIA
EMRI
DIMENSIONI
EMRI
GJATËSIA
L
METRI
M
MASA
M
KILOGRAMI
Kg
KOHA
T
SEKONDA
S
TEMPERATURA TERMODINAMIKE
KELVINI
K
INTENSITETI I RRYMËS ELEKTRIKE
I
AMPERI
A
INTENSITETI I DRITËS
J
KANDELA
cd
SASIA E SUBSTANCËS
N
MOL
mol
RADIAN STERADIAN
rad sr
SHENJA
TABELA 1.2. MADHËSITË DHE NJËSITË PLOTËSUESE NË SI KËNDI NË RRAFSH KËNDI NË HAPËSIRË
A Ω
TABELA 1.3. PREFIKSET DHE SHENJAT E PREFIKSEVE SHUMËZUESI
PREFIKSI
SHENJA
SHUMËZUESI
PREFIKSI
SHENJA
1018
eksa
E
10-1
deci
d
1015
peta
P
10-2
centi
c
1012
tera
T
10-3
mili
m
109
giga
G
10-6
mikro
106
mega
M
10-9
nano
n
103
kilo
k
10-12
piko
p
102
hekto
h
10-15
femto
f
101
deka
da
10-18
ato
a
Në jetën e përditshme për matjen e kohës përdoret opra. Për matje precize të intervaleve kohore të shkurtëra përdoret kronometri. Për matjen e kohës në kabinetin shkollor përdoret metronomi i cili mund të rregullohet ashtu që intervali kohor ndërmjet dy sinjaleve akustike të zgjasë më shumë, më pak, ose saktë 1s.
DETYRA: 1. Në pajtim me teorinë e Borit, rrezja e orbitës së parë të elektronit në atomin e hidrogjenit është r1=0.53∙10-10 m. Shprehe këtë në nanometër.
2. Gjatësia valore e një drite monokromatike është . Shprehe këtë në nanometër.
ZGJIDHJE:
1.
…(1)
.
2.
1.4.
MATJA DHE GABIMET GJATË MATJES
Matjet ndahen në matje direkte (drejtpërdrejta) dhe indirekte (zhdrejta). Gjatë matjeve direkte, madhësia fizike që matet, në mënyrë direkte krahasohet me njësinë e vet themelore ose me pjesë të saj. Matje të tilla janë: matja e gjatësisë, kohës, masës, intenzitetit të rrymës etj. Matjet direkte janë relativisht të rralla, meqenëse në shumë raste fizike tjera, ndërmjet veti të lidhura me ndonjë barazim. Kështu psh. Dendësia e trupit përcaktohet me matje indirekte të masës dhe vëllimit të trupit. Të gjitha trupat natyrorë zënë pjesë të caktuar të hapësirës të mbushur me lloje të caktuar të substancës. Të gjitha ndryshimet në trupa ndodhin në kohë të caktuar. Prandaj, hapësira dhe koha janë shumë të rëndësishmë për shkencat natyrore, e në veçanti për fizikën. Gjatë zhvillimit historik janë përdorur: ora diellore, orët ujore, lavjerrësi si orë mekanike, orë kuarci dhe orë atomike. Galielo Galileu (1564-1642) ka kryer numër të madh hulumtimesh eksperimentale duke e përdorur lavjerësin matematikor. Kristijan Hajgens e ka konstruktuar orën e parë me lavjerës në vitin 1657. Shkencat natyrore dhe teknologjia kërkojnë matje precize të kohës. Ora atomike shkon para ose ngec mbrapa rreth 1s në 1000 vite. Për rregullimin e oshilimeve te ora atomike përdoret metali cezium - 133.
PRECIZITETI I MATJES DHE GABIMET GJATË MATJES
Cdo matje direkte e ndonjë madhësie fizike është e përcjellur me njëfarë gabimi, për shkak të aparaturave të papërsosura dhe papërsosshmërisë së shqisave të eksperimentuesit. Detyra gjatë matjes nuk bazohet në përcaktimin e vlerës së vërtetë të madhësisë së matur, por në përcaktimin e intervalit në të cilin gjendet vlera e madhësisë së matur. Nëse ai interval është më i vogël, atëherë më saktë është kryer matja. Gjatë matjeve direkte, saktësia e matjes caktohet me analiza të saktësisë së metodës dhe mjeteve me të cilat është kryer matja. Saktësia gjatë matjeve direkte varet nga përsëritja (reproduktibiliteti) i rezultateve të matjes. Saktësia e matjeve indirekte varet nga saktësia e përdorimit të shënimeve për llogaritje dhe nga struktura e barazimeve (formulave) që i lodh ato shënime me madhësinë e kërkuar. Saktësia e matjes quhet njësia masë më e vogël që mund të arrihet gjatë matjes. Zakonisht për saktësi të mjaftueshme llogaritet saktësia 0,1% - 5%.
Gjatë matjeve direkte mund të paraqiten: gabime sistematike, të rastit dhe të rënda. 1. GABIMET SISTEMATIKE – quhen shmangiet nga vlera e vërtetë e madhësisë fizike të matur, të cilat përvjedhen gjatë gjithë matjeve. Më së shpeshti ato japin shmangie të rezlutatit të matjes nga vlera e vërtetë vetëm nga njëra anë ose e zvogëlojnë ose e zmadhojnë vlerën e vërtetë të madhësisë së matur. Këto gabime paraqiten për shkak të: pasaktësisë së instrumenteve matëse, përpunimit jo të plotë të metodave për matje ose përgatitjes joadekuate të eksperimentuesit. Monometri – instrument me shtyllë zhive. 2. GABIMET E RASTIT – paraqiten si rezultat i kushteve të jashtme (ndërrimi i temperaturës, shtypjes, dridhjes së dyshemesë etj.) veprimi i së cilës ndikon në mënyra të ndryshme në cdo matje ose edhe paraqiten për shkak të papërsosshmërisë së organeve të shqisave të eksperimentuesit. 3. GABIMET E RËNDA - llogaritet kur vlera e madhësisë së matur dallohet nga gabimet tjera të fituara gjatë matjes. Saktësia e matjes karakterizohet me gabimin që bëhet gjatë matjes. Gabim absolut gjatë matjes quhet dallimi ndërmjet vlerës së matur të madhësisë fizike dhe vlerës së vërtetë të saj. Nëse gabimi i madhësisë matur X shënohet me simbolin , atëherë: Përvec gabimit absolut duhet të dihet edhe gabimi relativ : Gjatë matjeve praktike, gabimet nuk “llogariten”, por bëhet vlerësimi i tyre. Gjatë matjes caktohet vlera afërsisht me vlerën e vërtetë të madhësisë së matur. Si vlerë më e afërt me vlerën e vërtetë X të madhësisë fizike X llogaritet vlera e mesit aritmetik të matjeve të kryera të asaj madhësie X: ∑ Rezultati përfundimtar nga matjet direkte shënohet në formë:
ku është i barabartë me mesataren aritmetikore të gabimeve absolute të disa matjeve:
DETYRA:
∑
1. Rezultati i fituar nga matja e diametrit të një cilindri të matur me kaçavidhë mikrometrike, me saktësi 0,001 mm, është dhënë në formën ( ). Në çfarë intervali gjendet vlera e vërtetë e diametrit të cilindrit ? 2. Gjatë përcaktimit (matjes) të forcës normale (centripetale) Fn është fituar ( ) Në çfarë saktësie është kryer matja e forcës ? 3. Gjatë matjes së vëllimit të ndonjë trupi është fituar Gabimi relativ i rezultatit të matjes është Të llogaritet gabimi absolut i matjes ?
ZGJIDHJE:
