David Sang

Fizika 10-11Për klasën e dhjetë

dhe njëmbëdhjetë, gjimnaz

Pjesa e parë

Përktheu dhe përshtati: Prof. Dr. Margarita Ifti

Titulli: Fizika 10 - 11Titulli i origjinalit: Cambridge IGCSE Physics, coursebookCAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS

Autor: David Sang © Cambridge University Press, 2014

Fizika 10 - 11është botim i përkthyer nga origjinali, në gjuhën angleze, i përkthyer në gjuhën shqipe, në marrëveshje me shtëpinë botuese Cambridge University Press.

Përktheu dhe përshtati: Prof. Dr. Margarita I i

Drejtuese botimi: Anila Bisha

Redaktor shkencor: Prof. Dr. Halil Sykja Redaktore teknike: Aviola Kristo

Redaktore gjuhësore: Elona Çali

Ilustrimet: Cambridge University Press

Design për botimin shqip: Bledar Lame

Kopertina: Arben Hamzallari

Shtëpia Botuese Mediaprint

ISBN E KOLANËS 978-9928-08-246-6

ISBN 978-9928-08-247-3

Botimi i parë, 2016

Shtypi: Shtypshkronja Mediaprint

iiiPërmbajtja

Hyrje v

Pjesa e parë: Fizika e përgjithshme 1

1. Matjet 21.1. Matja e gjatësisë dhe vëllimit 3

1.2. Përmirësimi i saktësisë së matjes 5

1.3. Dendësia 6

1.4. Matja e kohës 9

2. Përshkrimi i lëvizjes 152.1. Kuptimi i shpejtësisë 16

2.2. 20

2.3. Kuptimi i nxitimit 21

2.4. Llogaritja e shpejtësisë dhe nxitimit 24

3. Forcat dhe lëvizja 343.1. Anija kozmike po niset 35

3.2. Masa, pesha dhe rëndesa 37

3.3. Rënia dhe rrotullimi 40

3.4. Forca, masa dhe nxitimi 41

3.5. Koncepti i impulsit 44

3.6. Më shumë mbi skalarët dhe vektorët 46

4. Efektet rrotulluese të forcave 524.1. Momenti i forcës 53

4.2. Llogaritja e momenteve 55

4.3. Stabiliteti dhe qendra e masës 57

5. Forcat dhe lënda 645.1. Forcat që veprojnë në trupat e ngurtë 64

5.2. Tërheqja e sustave 65

5.3. Ligji i Hukut 67

5.4. Shtypja 69

5.5. Llogaritja e shtypjes 72

6. Shndërrimet dhe transferimet e energjisë 796.1. Format e energjisë 80

6.2. Shndërrimet e energjisë 83

6.3. Ruajtja e energjisë 84

6.4. Llogaritja e energjisë 87

7. Burimet e energjisë 967.1. Energjia që përdorim 96

7.2. Energjia diellore 101

8. Puna dhe fuqia 1048.1. Puna 104

8.2. Llogaritja e punës së kryer 105

8.3. Fuqia 109

8.4. Llogaritja e fuqisë 109

Pjesa e dytë: Fizika termike 115

9. Modeli kinetik i lëndës 1169.1. Gjendjet e lëndës 117

9.2. Modeli kinetik i lëndës 119

9.3. Forcat dhe teoria kinetike 123

9.4. Gazet dhe teoria kinetike 125

10. Vetitë termike të lëndës 13210.1. Temperatura dhe shkallët e saj 133

10.2. Ndërtimi i termometrit 135

10.3. Bymimi termik 137

10.4. Kapaciteti termik 140

10.5. 140

10.6. Nxehtësia e fshehtë 144

11. Transmetimi i nxehtësisë 14911.1. Përcjellshmëria termike 150

11.2. Konveksioni 152

11.3. Rrezatimi 155

11.4. Disa pasoja të transferimit të nxehtësisë 157

Përmbajtja

Përgjigjet e pyetjeve dhe treguesin i gjeni ne pjesën e dytë të librit

vHyrje

kontrollojnë vetitë e tyre. Ata studiojnë bashkëveprimet

e rrezatimit me lëndën, përfshirë këtu edhe materialin

biologjik nga i cili përbëhemi ne vetë.

Disave nuk u mjafton studimi i sipërfaqshëm i

fizikës. Ata duan të dinë se si mund të përdoret ajo për

një projekt inxhinierik apo për qëllime mjekësore. Në

varësi të asaj se si përdoren njohuritë, jeta jonë mund të

përmirësohet.

Dikush e studion fizikën si pjesë e programit të

studimit, sepse dëshiron të bëhet kimist, biolog, gjeolog

etj. Këto degë të shkencës marrin shumë ide nga fizika

dhe anasjelltas.

Të mendosh si fizikanSi mendojnë fizikanët? Një nga karakteristikat e tyre

është se ata përpiqen ta thjeshtojnë problemin dhe

më pas ta zgjidhin duke përdorur disa ide shumë

të thjeshta. Për shembull, ju mund ta dini se lënda

përbëhet nga grimca të vogla që tërheqin dhe shtyjnë

njëra-tjetrën dhe zhvendosen në hapësirë. Kjo është një

ide shumë e fuqishme që na ka ndihmuar të kuptojmë

sjelljen e lëndës, transmetimin e tingullit, rrjedhjen e

elektricitetit etj.

Të studiojmë fizikënPse duhet ta studiojmë fizikën? Dikush e studion fizikën

thjesht sepse i duket interesante. Fizikanët studiojnë

lëndën, energjinë dhe bashkëveprimet e tyre. Atyre

mund t’u interesojnë grimcat e vogla subatomike apo

vetë natyra e gjithësisë. (Disa prej tyre madje shpresojnë

të zbulojnë nëse ka gjithësi të tjera, veç kësaj ku jetojmë

ne!)

Nisur nga përbërja e trupit të njeriut, fizikanët

studiojnë materialet dhe përpiqen të parashikojnë dhe

Hyrje

Kur u zbuluan së pari, rrezet X shpesh shiheshin si një e re zbavitëse. Sot me anë të tyre mund të marrim pamje të detajuara të kockave dhe organeve të një pacienti.

Shpesh fizikanët punojnë në kushte ekstreme. Në këtë foto, fizikanët e Laboratorit Kombëtar të Fizikës në Britaninë e Madhe po përgatisin një ftohës me hollim, i aftë të ftohë materialet deri pranë zeros absolute, që është temperatura më e ulët e mundshme.

Fizika 10 & 11vi

për të parashikuar rrjedhjen e trafikut apo lëvizjen e

njerëzve në turma.

Fizika mbështetet fort mbi matematikën. Fizikanët

masin madhësi dhe përpunojnë të dhënat e marra. Ata

krijojnë modele matematike, si për shembull ekuacionet,

për të shpjeguar vëzhgimet e veta. (Në fakt, një pjesë e

mirë e matematikës është shpikur nga fizikanët, për t’i

ndihmuar të shpjegojnë rezultatet eksperimentale.)

Përdorimi i kompjuterit e ka ndryshuar shumë fizikën.

Duke qenë se kompjuteri mund të përpunojë sasi shumë

të mëdha të dhënash, janë hapur fusha të reja të fizikës.

Kompjuteri mund të analizojë të dhënat e marra nga

teleskopët, të kontrollojë anijet kozmike në largësi dhe

të parashikojë sjelljen e miliarda atomeve në një trup të

ngurtë.

Bashkohuni me neKur studioni fizikë, ju bëni dy gjëra njëkohësisht: (i) i

bashkoheni “projektit të madh” të njerëzimit: të mësojmë

sa më shumë mbi botën që na rrethon dhe të përdorim

njohuritë e fituara; (ii) mësoni të mendoni si fizikan: të

zbatoni disa ide bazë, të shikoni në mënyrë kritike të

dhënat dhe të dalloni shkaqet themelore të dukurive.

Cilido qoftë synimi juaj, këto ide mund t’i mbartni me

vete gjatë gjithë jetës.

Pasi pranohet një ide themelore, fizikanët kërkojnë

se ku tjetër mund të zbatohet ajo dhe si mund ndihmojë

në zgjidhjen e problemeve. Një nga surprizat më të

mëdha të fizikës së shekullit XX ishte se, pasi filluan

të kuptojnë se nga cilat grimca bazë përbëhen atomet,

fizikanët kuptuan se kjo i ndihmoi të shpjegonin

momentet e hershme të historisë së gjithësisë, në kohën

e Shpërthimit të Madh.

Sa më shumë ta studioni fizikën, aq më shumë do

të kuptoni se si këto ide lidhen me njëra-tjetrën. Për

më tepër, fizika po zgjeron fushën e saj. Shumë fizikanë

punojnë në ekonomi e financë, duke përdorur idetë e

fizikës për të parashikuar se si do të ndryshojnë tregjet.

Të tjerë përdorin ato që dinë mbi lëvizjen e grimcave

Një pamje e galaktikës sonë, Rruga e Qumështit, e gjeneruar me kompjuter. Ndonëse nuk kemi shpresë ta shohim ndonjëherë në këtë mënyrë, matjet e kujdesshme të pozicioneve të miliona yjeve u kanë lejuar astronomëve të prodhojnë këtë pamje.

Interneti, që përdoret nga miliona njerëz anembanë botës. I shpikur së pari nga një fizikan, Tim Berners-Lee, interneti përdoret nga fizikanët për të lidhur mijëra kompjutera të ndodhur në vende të ndryshme të botës që analizojnë sasi shumë të mëdha të dhënash.

1Pjesa 1: Fizika e përgjithshme

Në vitin 1992 një anije kozmike e quajtur Galileo u dërgua nga Toka për të fotografuar Jupiterin dhe satelitët e tij. Gjatë rrugës bëri edhe këtë foto të Tokës dhe Hënës.

Pjesa e parëFizika e përgjithshmeKur keni filluar të studioni shkencat, me siguri keni

hasur mjaft ide bazë të fizikës. Në këtë pjesë do të

kuptoni më mirë dy ide të fuqishme: (i) konceptin e

forcës dhe (ii) konceptin e energjisë.

Nga lindin idetë në fizikë? Pjesërisht lindin nga

vëzhgimet. Kur Galileo vëzhgoi planetët me teleskopin

e tij, ai vuri re pamjen e ndryshueshme të Venusit.

Gjithashtu ai pa se Jupiteri kishte satelitë rreth vetes.

Vëzhgimet e Galileos krijuan bazën e një astronomie të

re, më shkencore.

Idetë vijnë edhe nga mendimi. Njutoni (i lindur në

vitin kur vdiq Galileo) është i famshëm për idetë e tij

mbi rëndesën. Ai kuptoi se forca që tërheq një mollë

që bie në tokë është e njëjtë me atë që mban Hënën në

orbitë rreth Tokës. Në këtë libër shqyrtohen idetë e tij

lidhur me forcat.

Ju keni studiuar më parë disa njohuri bazë mbi

energjinë. Megjithatë, Njutoni nuk dinte asgjë mbi

energjinë. Kjo ide u përpunua më shumë se një shekull

pas vdekjes së tij; pra ju jeni një hap para tij!

Fizika 10 & 112

1 Kryerja e matjeve

Si përmirësohet matjaGalileo Galilei kontribuoi shumë në

revolucionarizimin e mënyrës sonë të të menduarit

mbi botën që na rrethon, dhe në veçanti në mënyrën

se si kryejmë matjet. Për shembull, ai vëzhgoi

lëkundjen e një llambe të varur. Galileo vërejti se koha

që duhet për një lëkundje është e njëjtë, pavarësisht

nëse këndi i lëkundjes është i madh apo i vogël. Ai

kuptoi se një masë që lëkundet, lavjerrësi, mund të

përdoret si aparat për matjen e kohës. Ai ndërtoi një

orë që bazohet mbi një lavjerrës që lëkundet.

Në kohën e Galileos, mjaft nga matjet bazoheshin

tek masat e pjesëve të trupit të njeriut, për shembull

një këmbë (foot) dhe një jard (hapi). Njësitë e peshës

bazoheshin mbi masën e objekteve të zakonshme, si

drithërat. Këto njësi “natyrore” pashmangshmërisht

ndryshojnë (këmba e njërit është më e gjatë se e një

tjetri), ndaj u bënë përpjekje për t’i standardizuar ato.

Sot ekzistojnë marrëveshje ndërkombëtare

mbi njësitë bazë të matjes. Për shembull, metri

përkufizohet si largësia që përshkon drita në 1

299792 458 sekonda në zbrazëti. Anembanë

botës janë ndërtuar laboratorë që kontrollojnë

përputhshmërinë e aparateve matëse me këtë

standard. Në figurën 1.1 paraqitet një orë atomike që

po ndërtohet në Laboratorin Kombëtar të Fizikës në

Britaninë e Madhe. Këto orë gabojnë një të miliardin

e sekondës në një ditë.

Mund të mendoni se kjo shkallë saktësie as që

nevojitet. Në fakt, nëse përdorni një aparat ‘satnav’

për të gjetur rrugën, ju mbështeteni mbi matje ultra të

sakta të kohës. ‘Satnav’ quhet edhe navigator. Fjala vjen

nga satellite + navigation. Ky aparat, ‘satnav’, detekton

sinjale radio nga satelitët që qarkullojnë rreth Tokës

dhe përcakton pozicionin me saktësi të rendit të metrit.

Drita përhapet një metër brenda 1

300000000 sekondash

ose 0.0000000033 sekondash. Ndaj, nëse ju jeni një metër

më larg nga sateliti, sinjali do të mbërrijë pas një fraksioni

kaq të vogël të sekondës. Ndaj qarqet elektronike të

aparatit ‘satnav’ duhet ta matin kohën e mbërritjes së

sinjalit me një saktësi kaq të lartë.

Figura 1.1. Profesor Patrick Gill i Laboratorit Kombëtar të Fizikës po ndërton një orë atomike që do të jetë 1000 herë më e saktë se ato ekzistuese.

S

◆ si të matni gjatësinë, vëllimin dhe kohën;◆ si të rritni saktësinë e matjes së gjatësisë dhe kohës;◆ si të përcaktoni dendësinë e trupave të ngurtë dhe lëngjeve.

Në këtë kapitull ju do të mësoni:

Kapitulli 1: Kryerja e matjeve 3

për shembull trashësinë e një flete letre. Merrni një tufë

me 500 fletë dhe matni trashësinë e saj me vizore (figura

1.3). Pastaj pjesëtojeni rezultatin me 500, për të gjetur

trashësinë e një fijeje.

Në disa raste, për shembull kur duam të masim

gjatësinë e diçkaje të përkulur, ia vlen të shtrijmë një fije

pe përgjatë saj. Shënojmë fillimin dhe fundin mbi fijen

e perit dhe pastaj e shtrijmë atë mbi vizore, për t’i gjetur

gjatësinë. Kjo teknikë mund të përdoret edhe për të matur

perimetrin e një objekti cilindrik, si për shembull një

shufër druri apo një cilindër i shkallëzuar.

Matja e vëllimitKa dy mënyra për matjen e vëllimit, në varësi të formës së

objektit, e rregullt ose jo e rregullt.

Për objektet me formë të rregullt, si për shembull një

paralelopiped, matni gjatësitë e brinjëve dhe shumëzojini.

Për forma të tjera, si sfera dhe cilindri, duhet të matni

madhësitë që hyjnë tek formula që jep vëllimin e tyre.

Për lëngjet mund të përdoret cilindri i shkallëzuar.

(Kujtoni se në këtë rast duhet ta shikoni shkallëzimin në

nivel e jo nga sipër, si edhe të lexoni nivelin e fundit të

meniskut.) Kujdes me zgjedhjen e cilindrit. Një cilindër

me kapacitet 1 dm3 mund të mos shërbejë për të matur

vëllime të vogla, si për shembull 5 cm3. Do të merrni

rezultat më të saktë po të përdorni një cilindër me

kapacitet 10 cm3.

Matja e vëllimit me anë të lëngut të zhvendosurShumica e objekteve nuk kanë formë të rregullt, ndaj nuk

mund t’ua gjejmë vëllimin thjesht duke matur gjatësinë e

1.1 Matja e gjatësisë dhe vëllimitNë fizikë na duhet të matim gjatësi të ndryshme, për

shembull, gjatësinë e një teli, lartësinë e një lëngu në një

enë, largësinë e përshkuar nga një objekt, diametrin e një

planeti apo rrezen e orbitës së tij. Në laborator, gjatësitë

shpesh maten me anë të vizores (për shembull, një vizore,

metër).

Matja e gjatësive me vizore është një veprim që e kemi

bërë të gjithë. Por ia vlen të mendojmë lidhur me atë që

duam të bëjmë dhe me saktësinë e matjes. Mendoni për

matjen e gjatësisë së një teli (figura 1.2).

◆ Teli duhet të jetë i drejtë, të ndodhet pranë vizores

dhe paralel me të. (Kjo mund të jetë e vështirë kur teli

është i përkulur.)

◆ Shihni fundet e telit. A janë të prera drejt apo me

dhëmbëza? A është e vështirë të përcaktohet ku fillon

dhe mbaron teli?

◆ Shihni ndarjet e vizores. Ato janë 1mm larg njëra-

tjetrës, por a janë vijat të holla apo kanë trashësi?

Vendoseni fillimin e telit te zeroja e vizores. Kjo mund

të jetë e vështirë të përcaktohet, për shkak të trashësisë

së vijës në vizore.

◆ Shihni fundin e telit dhe lexoni gjatësinë. Edhe kjo

mund të jetë e vështirë të përcaktohet.

Tashmë keni kryer matjen dhe keni një ide se sa e

saktë është ajo. Me gjasë mund të përcaktoni gjatësinë e

telit me afërsi 1mm. Por duhet të shqetësoheni edhe për

diçka tjetër: vetë vizoren. Sa të sigurt jemi që ajo është e

saktë? A është gjatësia e vizores saktësisht 1 metër? Një

gabim i vizores do të çojë në pasaktësi (të vogël) të matjes.

Gjithmonë duhet të gjykoni mbi matjen që kryeni,

sado e thjeshtë të duket ajo. Duhet të merrni parasysh

metodën që po përdorni, si edhe instrumentin matës (në

këtë rast, vizorja).

Teknika të tjera matjejeNëse duhet të matni gjatësinë e një objekti të vogël, për

shembull trashësinë e një teli, mund të matni trashësinë

disa herë dhe të llogaritni mesataren. Të njëjtën gjë

mund të bëni nëse doni të matni diçka shumë të hollë,

0 1 2 3 4 5 6 7

Figura 1.2. Edhe matjet e thjeshta, si ajo e gjatësisë së një teli, kërkojnë kujdes. Figura 1.3. Kryerja e matjeve të thjeshta.

1312

1110

98

500 fletë

Fizika 10 & 114

Figura 1.4. Matja e vëllimit me anë të zhvendosjes së lëngut

vëllimi i ujit

vëllimi i objektit

100

objekti të cilit do t’i matim vëllimin

cm3 cm3

100

Tabela 1.1 Disa nga njësitë e gjatësisë dhe vëllimit në sistemin SI

Madhësia Njësia

Gjatësia metër (m)

1 decimetër (dm) = 0.1 m

1 centimetër (cm) = 0.01 m

1 milimetër (mm) = 0.001 m

1 mikrometër (μm) = 0.000001 m

1 kilometër (km) = 1000 m

Vëllimi metër kub m3

1 centimetër kub (cm3) = 0.000001 m3

1 decimetër kub (dm3) = 0.001 m3

Këshillë

Kujtoni se njësia është po aq e rëndësishme sa vlera

numerike e një madhësie. Kujdes kur shkruani e

rishkruani njësitë. Për shembull, po qe se shkruani

mm në vend të cm, rezultati juaj do të jetë 10 herë

më i vogël se ai real.

brinjëve. Ja se si të gjeni vëllimin e një objekti të çrregullt.

Kjo teknikë njihet si matja e vëllimit me anë të lëngut të

zhvendosur.

◆ Zgjidhni një cilindër të shkallëzuar që është rreth tre

ose katër herë më i madh se objekti që doni të matni.

Mbusheni pjesërisht me ujë (figura 1.4), aq sa të

mbulohet objekti. Shënoni vëllimin e ujit.

◆ Futeni objektin në ujë. Niveli i ujit në cilindër do të

ngrihet. Rritja e vëllimit është e barabartë me vëllimin

e objektit.

Njësitë e gjatësisë dhe vëllimitNë fizikë përgjithësisht përdoret sistemi SI i njësive (ky

është shkurtimi i fjalëve Le Systeme International d’Unites ose Sistemi Ndërkombëtar i Njësive). Njësia e gjatësisë në

sistemin SI është metri (m). Tabela 1.1 paraqet disa njësi

alternative të gjatësisë, bashkë me disa njësi të vëllimit.

Vëreni se litri dhe mililitri nuk janë njësi zyrtare SI të

vëllimit, ndaj nuk përdoren në këtë libër. Një litër është i

barabartë me 1 dm3 dhe një mililitër me 1 cm3.

Aktiviteti 1.1Matja e gjatësive dhe vëllimeve

AftësitëA03.1 Të tregohet se dini të përdorni teknikat, aparatet

dhe materialet në mënyrë të sigurt (përfshirë këtu ndjekjen e një radhe instruksionesh aty ku duhet).

A03.3 Të bëni dhe regjistroni vëzhgime, matje dhe vlerësime.

A03.4 Të interpretoni dhe vlerësoni vëzhgime, eksperimente dhe të dhëna.

A03.5 Të vlerësoni metodat dhe të sugjeroni përmirësimet e mundshme.

Praktikoni matjen e gjatësive dhe vëllimeve. Ndërsa

e bëni këtë, vlerësoni metodën që po përdorni.

1. Matni gjatësinë e një kubi lodër.

2. Vendosni 10 kube në radhë njëri pas tjetrit.

Matni gjatësinë e 10 kubeve dhe llogaritni

gjatësinë mesatare të një kubi.

3. Komentoni lidhur me këto dy metoda për

gjetjen e gjatësisë së një kubi. Cila është më e

saktë dhe pse?

4. Përsëritni hapat 1 dhe 2 dhe gjeni diametrin

mesatar të një kushinete dhe trashësinë mesatare

të një teli.

5. Vlerësoni metodat e përdorura.

6. Matni tre brinjët e një paralelopipedi dhe

llogaritni vëllimin e tij.

7. Matni vëllimin e të njëjtit objekt me anë të

zhvendosjes së lëngut. A ka ndonjëra nga

metodat përparësi ndaj tjetrës? Pse?

8. Merrni një gur zalli. A ju duket vëllimi i tij më

i madh apo më i vogël se ai i bllokut? Vlerësoni

vëllimin e gurit.

9. Matni vëllimin e gurit me anë të zhvendosjes së

lëngut. Sa i saktë ishte vlerësimi juaj?