Str. Calea Mărășești, nr. 157, Bacău, 600115 [626117]

UNIVERSITATEA „VASILE ALECSANDRI” DIN
BACĂU
Facultatea de Științe
Departamentul pentru Pregătirea
Personalului Didactic
Str. Calea Mărășești, nr. 157, Bacău, 600115
Tel. ++40 -234-542411, tel./ fax ++40 -234-588935
www.ub.ro ; e-mail: [anonimizat]

LUCRARE METODICO -ȘTIINȚIFICĂ
PENTRU OBȚINEREA GRADULUI DIDACTIC I

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC :
Lect.univ.dr. RUSU DRAGOȘ IOAN

CANDIDAT: [anonimizat]. PĂPUREANU M. GABRIELA (POPA)

SPECIALIZAREA:
FIZICĂ

BACĂU
2018

UNIVERSITATEA „VASILE ALECSANDRI” DIN
BACĂU
Facultatea de Științe
Departamentul pentru Pregătirea
Personalului Didactic
Str. Calea Mărășești, nr. 157, Bacău, 600115
Tel. ++40 -234-542411, tel./ fax ++40 -234-588935
www.ub.ro ; e-mail: [anonimizat]

METODE ACTIVE DE PREDARE A FIZICII PENTRU
DOBÂNDIREA COMPETENȚELOR LEGATE DE
PROTECȚIA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC :
Lect.univ.dr. RUSU DRAGOȘ IOAN

CANDIDAT: [anonimizat]. PĂPUREANU M. GABRIELA (POPA)

BACĂU
2018

3
CUPRINS
INTRODUCERE…………………………………………………………………………. ………………….. …………5
CAPITOLUL 1. METODE FIZICE UTILIZATE ÎN ANALIZE DE MEDIU………… …………… .7
1.1. CALITATEA APEI – MĂSURAREA PARAMETRILOR APEI…………… ………….7
1.1.1. Particularitățile apei…………………. ……………………………………….. …………..7
1.1.2. Caracteristicile apelor naturale………………………………………………… ………8
1.1.3. Calitatea apei pentru consum……………………………………………………… ….10
1.1.4. Surse de apă din natură………………………………………………………………… ..11
1.1.5. Surse și factori de poluare pentru apă………………… ……………………………. 11
1.1.6. Tratarea apei………………………………………………………………………….. ……12
1.1.7. Metode fizice de măsurare a parametrilor apei……………………………….. …13
1.2. CALITATEA AERULUI – MĂSURAREA PARAMETRILOR AERULUI…….. 17
1.2.1. Compoziția aerului……………………………………………………………………. …18
1.2.2. Proprietățile fizice ale aerului………………………………. …………………… …..19
1.2.3. Măsurarea proprietăților fizice ale aerului…………………………………….. …24
1.2.4. Surse de poluare a aerului…………………………………… …………………………25
1.2.5. Cal itatea aerului. Metode fizice de măsurare a poluanților atmosferici….26
1.3. CALITATEA SOLULUI – MĂSURAREA PARAMETRILOR SOLULUI………29
1.3.1. Alcătuirea solului……………………………………………….. ………………………..29
1.3.2. Proprietăți fizice ale solului. Determinarea prop rietăților fizice…………..30
1.3.3. Proprietăți fizico – mecanice ale solului……………….. ………………………….34
1.3.4. Apa din sol………………………………… ……………………. ………………………….36
1.3.5. Aerul din sol……………………………………………………….. ……………………….39
1.3.6. Proprietățile termice ale solurilor…………………………….. …………….. …….. .40
1.3.7. Surse de poluare a solului…………………………………….. ………………………..40
1.3.8. Tehnici de depoluare a solului……………………………… …………………………41
1.4. PO LUAREA RADIOACTIVĂ………………………………………………………………….. .42
1.4.1. Descoperirea radioactivității – scurt istoric…………………………. ……………42
1.4.2. Proprietățile nucleului…………………. ……………………………………………… ..44
1.4.3. Radiațiile nucleare………………………………………………………………………. .47
1.4.4. Legea dezintegrării radioactive……………………………………. …………….. ….50
1.4.5. Surse de radiații………………………………………………………………………. …..52
1.4.6. Interacțiunea radiației cu substanța…………………….. …………………………..53
1.4.7. E fectele biologice ale radiațiilor……………………………………………………. .57
1.4.8. Măsurarea efectelor biologice………………………………………………………. ..58
1.4.9. Detectori de radiații………………………………………………………………….. ….61
1.4.10. Aplicații ale radiațiilor nucleare………………………………………………….. ..64
1.5. POLUAREA SONORĂ…………………………….. ……………………………………………. ..66
1.5.1. Caracteristicile sunetelor……………………………………………………………. …66
1.5.2. Caracterizarea zgomotului……………………………………………… …………. ….71
1.5.3. Fenomene legate de propagarea sunetului……………………………………. …..72
1.5.4. Percepția sunetelor…………………………………………………………………. …….73
1.5.5. Surse de polua re sonoră………………………………………………………… ………75
1.5.6. Efectele expunerii la acțiunea zgomotului…………………………………. …….76
1.5.7. Infrasunetele……………………………………….. ………………………………. ……..77

4
1.5.8. Ultrasunetele…………………………………………………………………………… …..78
1.5.9. Măsurarea zgomotelor…………………………………………………….. ……………78
1.5.10. Măsuri de prevenire și reducere a poluării fonice………………………. ……80
CAPITOLUL 2. METODE DE PREDARE ȘI EVALUARE ÎN CADRUL DISCIPLINEI
FIZICĂ……………………………………………………………. ……………………………………………… ……….82
2.1. PROCESUL DE ÎNVĂȚĂMÂNT – PROC ES INSTRUCTIV -EDUCATIV………82
2.2. ASPECTE METODOLOGICE ALE PRED ĂRII ȘI EVALUĂRII LA FIZICĂ….83
2.2.1. Precizări conceptuale: metodă, procedeu, mijloc de învățământ………… ..85
2.2.2 Clasificarea și caracterizarea principalelor metode de instr uire…………….85
2.2.3. Tendințe de perfecționare și modernizare a strategiilor de predare –
învățare…. …………………………………. ………………………………………………………………………………87
2.3. METODE ȘI STRATEGII DE PREDARE SP ECIFICE DISCIPLINEI FIZICĂ…89
2.3.1. Principalele metode folosite în predarea fizicii……………………………. ……89
2.3.2. Inducția și deducția, analogia și modelarea, în metodele de predare –
învățare a fizicii…………………………………….. …………………………………………………………………..93
2.3.3. Aplicarea metodelor active în predarea disciplinei fizică…………………. …96
2.3.3.1. Metoda cubului…………………………………………………………….. ..96
2.3.3.2. Diagrama Venn………………. ……………………………………. ………..97
2.3.3.3. Ciorchinele………………. ……………………………………………………99
2.3.3.4. Metoda mozaicului….. ……………………………………………………100
2.3.3.5. Metoda SINELG……… ……………………………………………………102
2.3.3.6. Metoda ȘTIU -VREAU SĂ ȘT IU-AM ÎNVĂȚAT……………..103
2.3.3.7. Tabelul conceptelor………………………………………….. …………. .104
2.3.3.8. Metoda Gândi ți-Lucrați în perech i-Comunicați!………………..106
2.3.3.9. Brainstormingul…………………………………………. …………………107
2.3.3.10. Studiul de caz……………………………………………………….. …….109
2.3.3.11. Metoda investigației…………………………………. …………………110
2.3.3.12. Metoda interviului……………………………………………………. …112
2.4. METODE ȘI TEHNICI DE EVALUARE………………. ……………………………… …..114
2.4.1. Metode tradiționale de evaluare……………………………………………….. ….115
2.4.2. Testul docimologic……………………………….. ………………………………….. .116
2.4.3. Metode alternative (complementare) de evaluare…. …………………………117
CAPITOLUL 3. ROLUL ȘI EFICIENȚA METODELOR ACTIVE ÎN FORMAREA LA
ELEVI A COMPETENȚELOR LEGATE DE PROTECȚIA PERSOANEI ȘI A MEDIULUI
ÎNCONJURĂTOR…………… ………………………………………………………………………………. ……..121
3.1. COORDONATE GENERALE ALE CERCETĂRII PEDAGOGICE………… …..121
3.2. JUSTIFICAREA ALEGERII TEMEI………………………………………… …….. ……….122
3.3. OBIECTIVELE ȘI IPOTEZELE CERCETĂRII…………………………………….. …..123
3.4. METODOLOGIA ȘI DESFĂȘURAREA CERCETĂRII……………………. ………..124
3.5. ANALIZA ȘI INTERPRETAREA REZULTATELOR…………. …………….. …….. .136
3.6. CONCLUZIILE CERCETĂRII………………………………………………………….. …….140
CONCLUZII FINALE…………………………………………………………………………………………. …..142
ANEXE………………………………………………………………………………………………………… ………. .143
BIBLIOGRAFIE………………………………………………………………………………….. …………. …….. .157

5
INTRODUCERE

În perioada actuală protecția mediului este o problemă majoră a întregii umanități.
Satisfacerea nevoilor unei populații din ce în ce mai numeroasă a determinat o dezvoltare
explozivă a sistemelor industriale, a agriculturii intensive, a traficului rutier etc., toate acestea
afectând calitatea aerului, a apei, a solului.
Cu toții cunoaștem și resimțim efectele la scară planetară ale poluării mediului: efectul
de seră, reducerea grosimii stratului de ozon, defolierea pădurilor ca urmare a ploilor acide etc.
Pe fondul acestei ample crize ambientale și a unei problematici a mediului înconjurător
care se lărgește de la o zi la alta, un număr tot mai mare de cercetători din diverse domenii
științifice se implic ă în studiul acestor probleme.
Fizica are deosebitul merit de a putea pune la dispoziție o multitudine de metode de
măsurare și monitorizare a parametrilor de calitate a mediului.
În condițiile în care în ultimii ani se operează tot mai pregnant cu conce ptul de
dezvoltare durabilă , conform căruia dezvoltarea socio -economică trebuie să se găsească în
strânsă legătură cu păstrarea calității mediului, protecția mediului devine un obiectiv și o
responsabilitate a întregii lumi.
Fizica, ca orice disciplină șc olară, manifestă caracterul informativ -formativ al
procesului de învățământ, prin studiul fizicii urmărindu -se atât achiziționarea de cunoștințe
intelectuale cât și formarea unor trăsături de caracter. Studiul fizicii are ca finalitate încheierea
dezvoltăr ii la toți elevii a unui set de competențe -cheie, una dintre acestea fiind protecția
propriei persoane, a celorlați și a mediului înconjurător. De aici a luat naștere ideea pentru
tema prezentei lucrări.
În România procesul didactic este predominant repro ductiv, focalizat pe transmitere de
informație densă, programele fiind excesiv de încărcate. În aceste condiții în care se operează
cu un conținut bogat de concepte și noțiuni teoretice, de multe ori elevii pierd din vedere
legătura dintre fizică și mediul înconjurător, deși fizica este o știință a naturii.
Scopul principal al lucrării îl constituie evidențierea necesității însușirii de către elevi a
cunoștințelor de fizică cu care se operează în probleme de mediu precum și identificarea
modalităților, găs irea metodelor, prin care poate fi îmbunătățită percepția elevilor asupra
legăturii dintre fizică și mediul înconjurător.
Lucrarea este structurată pe trei capi tole și conține un număr de 158 pagini numerotate
precum și bibliografia utilizată, cuprinzând lucrările consultate în decursul activității de
concepere a lucrării.

6
În primul capitol al lucrării, reprezentând partea științifică a acesteia, am încercat să
surprind o paletă cât mai largă de concepte și noțiuni fizice aflate în corelație cu problemati ca
mediului. Au fost prezentate aici mărimi fizice ce caracterizează factorii de mediu (apă, aer,
sol), precum și metode de determinare a unora dintre acestea. Tot în acest capitol sunt descrise
diverse metode fizice de măsurare a poluanților. Sunt trecute în revistă aici efecte ale unor tipuri
de poluări precum cea radioactivă și sonoră, și totodată modalități de protecție împotriva
acestora. Desigur modalitățile de abordare pot fi mult mai vaste și la un nivel științific superior,
dar lucrarea trebuie să surprindă acele aspecte și noțiuni în strânsă corelație cu nivelul de
înțelegere al elevilor și cu conținuturile programelor de fizică pentru gimnaziu și liceu.
Capitolul al doilea l -am dedicat părții metodice. Am subliniat în acest capitol orientările
metodologice sugerate de programele de fizică care se găsesc în strânsă corelație cu orientările
didacticii moderne.
Societatea contemporană impune învățarea de tip inovator având drept caracteristici
fundamentale caracterul anticipativ și participativ. Me todele centrate pe elev contribuie la
dezvoltarea gândirii critice prin dezvoltarea abilităților de comunicare interdisciplinare și
transdisciplinare, pregătind elevii pentru o societate dinamică, imprevizibilă și în care
schimbările se produc cu mare vite ză. Plecând de la aceste premise o bună parte din acest capitol
am dedicat -o caracterizării unor metode active și am exemplificat cum pot fi ele implementate
în lecțiile de fizică. Mare parte din exemplele prezentate aici sunt construite pe acele conținutu ri
ce vizează dezvoltarea competențelor legate de protecția persoanei și a mediului înconjurător.
Partea metodică cuprinde totodată un subcapitol consacrat descrierii și caracterizării
metodelor și tehnicilor de evaluare moderne și tradiționale utilizate în procesul instructiv –
educativ.
Ultimul capitol este cel dedicat cercetării pedagogice. Aspectele teoretice și practice
prezentate în primele două capitole constituie temelia pe care s -a construit demersul
experimentului psihoepdagogic descris în ultimul capitol. În acest capitol au fost analizate
rezultatele obținute de elevi în cele trei etape ale cercetării: preexperimentală (constatativă),
experimentală (formativă), postexperimentală (finală). În finalul capitolului se prezintă
concluziile experimentu lui.

7
CAPITOLUL 1. METODE FIZICE UTILIZATE ÎN ANALIZE DE MEDIU

1.1. CALITATEA APEI – MĂSURAREA PARAMETRILOR APEI

Apa este un element vital pentru existența tuturor organismelor vii. Această resursă este tot mai
amenințată de o populație a globului tot mai numeroasă, de modificările climatice precum și de
diversitatea surselor de poluare. Se estimează că până în anul 2050 mai bine de jumătate din
populația globului nu va mai avea acces la surse de apă potabilă [1].
1.1.1. Particularițățile apei
Apa este o substanță chimică cu formula H 2O. Dacă mult timp s -a crezut că apa este o
substanță primară ce nu se poate descompune în elemente, în 1781 Cavendish infirmă această
teorie reușind să sintetizeze artificial apă din oxigen și hidrogen.
Complexitatea fizico -chimică a apei, îi atribuie numeroase proprietăți deosebite, unele
considerate ca anomalii, comparative cu modul general de comportare al altor substanțe [2] .
Cea mai discutată ”anomalie” o reprezintă densitatea maximă la +40C și mărirea volumului
odată cu înghețarea. Densitatea apei , în loc să scadă continuu cu creșterea temperaturii, are o
valoare maximă la 40C (1000kg/m3 pentru apa pură). La 00C (273K) apa se solidifică,
mărindu -și volumul cu circa 9%, fiind mai ușoară decât apa lichidă, plutind deasupra acesteia.
Ca urmare, apa răcită îngheață, se ridică la suprafață sub forma unui strat protector, făcând
posibilă astfel viața acvatică.
În condiții normale de presiune (0,1013MPa) apa se solidifică la 273,15K (00C) și se
vaporizează la 373,15K (1000C). Cele două puncte extreme (de solidificare -topire, respectiv de
vaporizare -condensare) definesc scara term ometrică Celsius de temperatură.
Compresibilitatea și căldura specifică ale fazei lichide a apei, trec prin minime la
anumite temperaturi diferite între ele și diferite de temperatura densității maxime. Viteza de
propagare a undelor sonore, care la lichide în general descrește continuu cu creșterea
temperaturii, la apă trece printr -un maxim la +730C, corelat cu valoarea minimă a
compresibilității.
Tensiunea superficială este o caracteristică a interfețelor dintre două faze, datorită
căreia aria interfeței tinde să se reducă la minimum. Tensiunea superficială este răspunzătoar e
de ascensiunea lichidelor în capilare și de forma sferică a picăturilor de lichid. Tensiunea
superficială a apei scade cu creșterea temperaturii. Dizolvarea sărurilor duce de obicei la
creșterea tensiunii superficiale. Prin adăugarea de substanțe tensioa ctive se reduce valoarea
tensiunii superficiale.

8
Vâscozitatea apei pure scade cu creșterea temperaturii. În cazul apelor cu conținut de
săruri dizolvate, vâscozitatea crește cu creșterea cantității de săruri dizolvate. Vâscozitatea apei
este influențată d iferit de presiune, comparativ cu alte lichide. Apa aflată la temperaturi nu
foarte ridicate, căreia i se aplică o presiune moderată, devine mai puțin vâscoasă, urmare a
ruperii legăturilor de hidrogen. Crescând în continuare presiunea, după desfacerea leg ăturilor
de hidrogen, vâscozitatea apei crește cu creșterea presiunii aplicate, apa comportându -se ca și
celelalte lichide.
Conductivitatea termică a apei este de 2 -3 ori mai ridicată decât cea a majorității
lichidelor organice. Conductivitatea termică a apei crește odată cu creșterea temperaturii, spre
deosebire de celelalte lichide unde scade cu creșterea temperaturii.
Căldurile latente de transformare de fază au de asemenea valori ridicate:
λt=330kJ/kg; λ v=2250kJ/kg (la 0,1MPa și 373K). Datorită acesto r valori ridicate, marile
întinderi de apă de pe suprafața Pământului au rolul de veritabile ”depozite de căldură”.
Utilizarea pe scară largă a apei ca agent de transfer de căldură este tot o consecință a
proprietăților ”anormale” ale apei.
Conductivitate a electrică a apei reprezintă proprietatea de a conduce curentul electric
în funcție de cantitatea de ioni prezenți în apă. Conductivitatea electrică a apei este extrem de
scăzută. Valorile conductivității se schimbă când în apă se introduc săruri, acizi sau gaze
solubile. Apa pură este greu de electrolizat. Datorită constantei dielectrice mari apa este un
excelent ionizant și dizolvant. Apa este un compus extrem de stabil. Stabilitatea ridicată,
proprietățile electrice și structura moleculară fac din apă solventul ideal pentru multe substanțe
anorganice și organice, gazoase, lichide sau solide.
Apa este transparentă pentru radiațiile ultraviolete, în timp ce radiațiile infraroșii (utile
din punct de vedere biologic și fizic) traversează greu straturile de apă. Apa absoarbe o mare
parte din componenta roșie și cea portocalie a spectrului vizibil, de aceea straturile mai groase
de apă apar colorate în albastru. În strat subțire, apa pură este transparentă și incoloră.
1.1.2. Caracteristicile apelor naturale
În natură, apa există în toate cele trei stări de agregare: solidă (în zăpadă, ghețari,
aisberguri, calotele polare), lichidă (în mări și oceane, râuri, lacuri, pânza freatică), gazoasă
(vaporii de apă din atmosferă). În general, calitatea apelor naturale este determinată de
conținutul de substanțe dizolvate sau aflate în suspensie, precum și de organismele vii prezente.
Suspensiile totale reprezintă cantitatea totală de componente solide, insolubile,
prezente într -un volum determinat de apă, care pot fi separate prin diferite metode fizice precum
sedimentarea, filtrarea, centrifugarea. Conținutul de suspensii se exprimă în g/m3.

9
Suspensiile gravimetrice reprezintă totalitatea solidelor insolubile care pot sedimenta
natural într -o anumită perioadă de timp .
Suspensiile coloidale reprezintă totalitatea particulelor dispersate a căror mărime
variază între 1 și 100 nm, care, datorită proprietăților electrice de suprafață, nu sedimentează
natural, îndepărtarea lor necesitând tratamente suplimenatre (coagulare, floculare). O mărime
legată de prezența suspensiilor coloidale este turbiditatea apei. Turbiditatea se poate determina
prin comparație, folosind probe etalon, sau se poate determina prin metode nefelometrice.
Turbiditatea se exprimă în grade sau unități d e turbiditate în scara silicei. O unitate de turbiditate
nefelometrică (NTU) este echivalentă cu 1mg/L SiO 2. Metoda originală de determinare a
turbidității utiliza ca sursă luminoasă o lumânare standardizată, turbiditatea fiind exprimată în
unități de turb iditate Jackson (JTU). Măsurarea JTU are la bază transmisia razelor luminoase,
în timp ce măsurarea NTU are la bază dispersia luminii, astfel că nu întotdeauna cele două
mărimi sunt comparabile.
Între cantitatea de substanțe aflate în suspensie (care este o proprietate gravimetrică) și
turbiditate (care este o proprietate optică), nu există o corelație directă. Alături de culoare și
miros, turbiditatea este una dintre primele caracteristici pe care consumatorul le observă la apă.
În ceea ce privește radio activitatea , apa în sine nu este radioactivă. Ea poate însă să
conțină elemente cu caracter radioactiv. Ingestia produșilor radioactivi poate avea un efect
somatic asupra omului, putând provoca tumori maligne sau mutații genetice. Compușii
radioactivi pot pătrunde în apă pe mai multe căi, una dintre surse reprezentând -o radioactivitatea
unor radionuclizi naturali. În apele subterane, radioactivitatea se datorează radiului, element
prezent în toate rocile. Ra este greu solubil, în schimb produsul său de dezi ntegrare, izotopul
radonului
Rn222 este foarte solubil în apă. Alte elemente radioactive cum ar fi uraniul, toriul,
plumbul, poloniul, se găsesc asociate cu granitul, lignitul, zăcămintele de uraniu sau de fosfați.
Elementele radioactive e mise în atmosferă se atașează de aerosoli și sunt aduse pe
pământ de către precipitații. Dintre acestea se pot enumera tritiul, izotopi ai argonului,
beriliului, fosforului. Dintre elementele radioactive solubilizate din sol de către apele de
suprafață se pot menționa U și Rn. În general, radioactivitatea naturală a apelor de suprafață
este foarte scăzută. O radioactivitate mai ridicată a acestor ape se datorează activităților umane.
Cele mai importante surse de contaminare radioactivă sunt [3]:
reactoarel e nucleare cu apă sub presiune:
Co,Co,Mn,H60 58 543 ;
centralele atomice și exploziile nucleare:
Cs,I,Ru,Sr,H137 131 106 903 ;
spitalele:
I131 ;
exploatarea minelor de uraniu:
Th,Ra,Ra,Pb230 228 226 210 .

10
Numitorul comun al majorității problemelor cu apa îl reprezintă duritatea acesteia.
Duritatea reprezintă conținutul de săruri de calciu și magneziu din apă. Duritatea mare a apei
industriale este principala sursă de formare a crustelor într -o mare varietat e de echipamente în
care are loc transfer de căldură: schimbătoare de căldură, evaporatoare, condensatoare, boilere
etc. În sistemele de răcire cu apă, crustele se depun în țevile schimbătoarelor de căldură, în
mantalele mașinilor termice, în conducte și î n general oriunde circulă apă care este supusă unui
proces de încălzire.
1.1.3. Calitatea apei pentru consum
Diverse tipuri de utilizatori (casnici, municipali, industriali, agricoli) necesită ape cu
diverse caracteristici calitative. Normele privind potabilitatea apei sunt standardizate, în
România condițiile de calitate a apei potabile fiind reglementate prin S TAS 1342 -91 – ”Apă
potabilă. Condiții tehnice de calitate”. Acest standard reglementează peste 70 de indicatori.
Standardul reglementează valoarea concentrației admise (CA) și a concentrației admise
excepțional (CAE) a indicatorilor de calitate, precum și metoda de analiză folosită [4].
În ceea ce privește apa potabilă , aceasta nu trebuie să conțină substanțe sau organisme
care să aducă prejudicii sănătății. Trebuie să fie atractivă pentru consum, adică să aibă o
temperatură scăzută, să fie limpede și inco loră, să nu aibă un gust sau un miros neplăcut. Toate
aceste cerințe sunt transpuse în indicatorii de calitate ai apei. Principalii indicatori de calitate
care sunt apreciați în România sunt [5]:
indicatori organoleptici;
indicatori fizici;
indicatori chim ici, generali și toxici;
indicatori bacteriologici și biologici;
indicatori de radioactivitate.
În categoria indicatorilor fizici intră: pH -ul, conductivitatea electrică, culoarea,
turbiditatea și temperatura apei.
Tabelul 1.1. Caracteristici fizice ale apei potabile [3]
Indicatorul, UM STAS 1342/91 Directiva UE Rec. OMS
CA CAE CA CMA
Concentrația H+, unități pH 6,5-7,4 8,5 6,5-8,5 – 6,5-8,5
Conductivitate, μS/cm 1000 3000 400 – –
Culoare, mg/L Pt -Co, max. 15 30 1 20 15
Turbiditate, mg/L SiO 2 5 10 1 10 2
Temperatură,
C0 22 * 12 25 –
*Temperatura naturală a sursei

11
Temperatura apei trebuie să fie adecvată, o apă prea rece (sub 120C) sau prea caldă
(peste 250C) neputându -se bea direct.
1.1.4. Surse de apă din natură
Sursele naturale de apă sunt reprezentate de [6]:
apele subterane , formate din apa meteorică ce s -a infiltrat prin straturile permeabile de sol
până când a fost oprită de un strat impermeabil. În funcție de adâncime se împart în surse de
adâncime și surse freatice;
apele de suprafață , constituite din apele de adâncime ce ies la suprafață sub formă de izvoare
și din acumulările precipitațiilor atmosferice. După natura provenienței acumulărilor de apă pot
fi: surse natural e (ape curgătoare și ape stătătoare) și surse artificiale (acumulările artificiale de
apă și canale artificiale);
apele meteorice , ce sunt surse temporare de apă, depinzând de regimul precipitațiilor din zona
respectivă.
1.1.5. Surse și factori de poluare pentru apă
Sursele și factorii de poluare se pot clasifica după cum urmează [7]:
a) După natura substanței poluante:
– poluare chimică , este rezultatul deversării în apele naturale a unor compuși minerali
sau organici, utilizați în agricultură (pesticide, fosfați, azotați) sau în diverse ramuri industriale
(metale grele, hidrocarburi, substanțe organice de sinteză). Este cea mai frecventă și mai
agresivă formă de poluare, produsă de multe ori în mod conștient;
– poluarea fizică , produsă de agen ți fizici precum temperaturile ridicate, caz în care se
numește poluare termică. Poluarea termică constă în ridicarea temperaturii zonale a unei surse
de apă și se produce prin deversarea apelor uzate de răcire de la diferite activități industriale.
Mărire a temperaturii apei de suprafață pe o anumită zonă determină apariția unor dezechilibre
biologice împiedicând procesul de autoepurare;
– poluarea radioactivă , se poate datora atât unor cauze naturale, când apa străbate
straturi de roci, ce conțin element e radioactive, cât și a unor cauze artificiale, când apa se
impurifică cu substanțe radioactive în timpul unor procese de lucru: exploatarea și prelucrarea
minereurilor radioactive, producerea materialului nuclear, centrale atomoelectrice, laboratoare
de cercetare, medicină, agricultură etc.;
– poluarea biologică , este cauzată de pătrunderea în apele naturale a unor agenți
biologici, precum microorganismele (bacterii, viruși, ciuperci microscopice) sau a substanțelor
organice fermentescibile. Substanțele o rganice care impurifică apele de suprafață provin din
apele menajere urbane, apele uzate din industria alimentară, din industria celulozei și hârtiei
etc.

12
b) După acțiunea lor în timp :
– surse de poluare permanente;
– surse de poluare accidentală;
– surse de poluare discontinue.
c) După aria de răspândire a poluanților:
– surse locale de poluare;
– surse de poluare difuze.
d) După durata degradării naturale în apă a poluanților:
– surse cu poluanți biodegradabili , pot reduce concentrația de oxigen din apă;
– surse cu poluanți greu biodegradabili , care sunt nocivi atunci când microflora nu -i
poate transforma, afectând astfel flora și fauna acvatică (degradarea are loc cel puțin după 30
de zile);
– surse cu poluanți nebiodegradabili , care au o acțiune remanentă o anumită perioadă
de timp, degradarea lor începând după aproximativ 60 de zile;
– surse cu poluanți refractari , degradarea începe după cel puțin 2 ani.
1.1.6. Tratarea apei
În condițiile în care resursele de apă sunt tot mai limitate din cauza poluării, principala
strategie de asigurare a apei de consum pentru o populație tot mai numeroasă este tratarea
apelor în vederea potabilizării.
Principalele procedee și tehnici de tratare a apei pot fi de natură [8, 9] :
– mecanică;
– chimică;
– biologică.
Principalele procedee de tratare mecanică a apei sunt [1, 9] :
– reținerea pe grătare și site (sitarea), este o operație mecanică aplicată în scopul de a reține
impuritățile de dimensiuni mari din masa apei: resturi vegetale și animale, mâl, cor puri
plutitoare, materiale solide;
– deznisiparea (presedimentarea), este operația mecanică care are drept scop reținerea în bazine
special amenajate a nisipului, pietrișului și a particulelor minerale grele;
– decantarea (sedimentarea), folosește propriet atea naturală a particulelor solide, aflate în
suspensie, de a se depune în virtutea gravitației, atunci când apa se află în repaus sau are o viteză
foarte mică;
– centrifugarea, constă în accelerarea fenomenului de separare a constituienților bifazici pri n
înlocuirea câmpului gravitațional cu un sistem de forțe centrifuge;

13
– filtrarea , este procedeul de limpezire avansată a apei, constând din trecerea acesteia printr -o
masă de material poros în scopul reținerii particulelor aflate în suspensie naturală.
Un alt procedeu fizic utilizat în tratarea apei și care mărește eficiența în timpul decantării
îl constituie flotația : este procesul natural prin care particulele având greutatea specifică mai
mică decât apa au o mișcare ascensională, se ridică și plutesc l a suprafața apei. În mod
industrial, prin flotație se înțelege procesul de antrenare a particulelor în suspensie într -un lichid
cu ajutorul bulelor de gaz aderente la aceste particule și introduse în apă prin diferite metode.
În ceea ce privește dedurizar ea apei putem menționa ca procedeu fizic, procedeul termic
de dedurizare [2]. Acesta constă în încălzirea apei la temperatură de peste 1000C și la presiune
mare, ceea ce conduce la descompunerea bicarbonaților în carbonați insolubili, care precipită,
și bioxid de carbon care se degajă.
Pentru a realiza desalinarea apei (îndepărtarea din apă a clorurilor și sulfaților, care
alcătuiesc salinitatea apei) pot fi utilizate următoarele metode fizice:
– distilarea ;
– electrodializa – constă în separarea cationilo r și anionilor din apă cu ajutorul unui curent
electric și a unor membrane permeabile numai pentru anioni sau numai pentru cationi.
Pentru a aduce apa la un grad de puritate cerut de normele igienico -sanitare este necesar
să se facă o dezinfectare a acesteia. Dezinfectarea se poate realiza prin mai multe metode, dintre
cele fizice putem menționa: căldură, electricitate, raze ultraviolete [2]. Dezinfectarea cu raze
ultraviolete utilizează lămpi cu vapori de mercur amplasate în baloane de cuarț, int roduse în
tuburi de sticlă.
1.1.7. Metode fizice de măsurare a parametrilor apei
Tehnicile moderne de analiză a apei sunt permanent dezvoltate, în scopul creșterii
sensibilității și scăderii limitei de detecție, precum și pentru îmbunătățirea preciziei și acurateții.
În tabelul 1.2. sunt prezentate metodele de analiză folosite cel mai des în evaluarea câtorva
parametri uzuali ai apei.
Tabelul 1.2. Metode de analiză utilizate pentru determinarea parametrilor de calitate ai apelor [10]
Parametrul Metoda de a naliză Parametrul Metoda de
analiză
Sodiu Gravimetric, spectroscopic Carbonat Titrimetric
Calciu Titrimetric, gravimetric, spectroscopic pH Colorimetric
Magneziu Titrimetric, gravimetric, spectroscopic Bacterii Microscop
Fier Colorimetric, titrimetric, spectroscopic Solide în suspensie Gravimetric
Bariu Turbidimetric, spectroscopic Oxigen dizolvat Colorimetric
Stronțiu Spectroscopic Dioxid de carbon Titrimetric
Clorură Titrimetric Sulfuri totale Colorimetric
Sulfat Turbidimetric, gravimetric Uleiuri Spectroscopic
Bicarbonat Titrimetric Total solide dizolvate Gravimetric

14

Gravimetria
Metodele gravimetrice sunt dintre cele mai uzuale metode standardizate. Ele au devenit
din ce în ce mai exacte datorită posibilității de cântărire la balanțe analitice de mare precizie.
Scopul analizei gravimetrice este de a determina concentrația unui com ponent A dintr -o
anumită probă de apă. Rezultatul se determină pe baza a două cântăriri precise, conform ecuației
[10]:

100mfa100mmA
0 0A== (1.1)
Unde:
A – conținutul procentual al componentului (sau speciei) A prezent inițial, %;
mA – masa de component A, mg;
m0 – masa inițială a probei (determinată stoechiometric), mg;
a – masa substanței cântărită după precipitare și uscare, mg;
f – factorul stoechiometric ( raportul dintre masa molară a speciei inițiale și masa molară
a compusului rezultat după precipitare ș i uscare).
Turbidimetria
Este o metodă de analiză a sistemelor heterogene, bazată pe capacitatea unei particule
solide de a împrăștia lumina și este influențată de dimensiunea, culoarea, forma și indicele de
refracție ale particulelor, precum și de indice le de refracție al mediului de dispersie [11].
Schema de principiu a unui turbidimetru este prezentată în Figura 1.1.

Figura 1.1. Schema de principiu a turbidimetrului [12]
Radiația incidentă este împrăștiată de particulele de praf din probă. Doi fotod etectori
măsoară radiația transmisă prin probă, respectiv radiația împrăștiată la 900 de praful din apă.
Raportul acestor două intensități este legat de concentrația particulelor de praf aflate în
suspensie în probă [12].

15

Determinarea culorii
Culoarea apelor uzate este direct influențată de procesele din care au rezultat, ca urmare
a suspensiilor și a substanțelor dizolvate.
Evaluarea culorii apei se face printr -o tehnică vizuală de comparare cu un standard: o
unitate de culoare este echivalentă cu 1mg /L de platină sub formă de ion cloroplatinat, într -o
soluție care mai conține cobalt cu concentrație jumătate din cea a ionului de platină [10].
Evaluarea exactă a culorii (lungimea de undă sau frecvența) se poate face utilizând un
spectrofotometru. Această tehnică presupune parcurgerea unui domeniu de lungimi de undă
cuprins între 400 și 700nm (domeniu vizibil) și stabilirea unui număr de 10 până la 30 puncte
de referință (funcție de acuratețea măsurătorii).
Determinarea temperaturii
Măsurarea tempe raturii se face cu termometrul cu mercur, introdus în carcase
protectoare de oțel inoxidabil, pentru a preveni coroziunea. În acest caz citirea se face după
câteva minute de la imersarea termometrului în apă pentru a permite stabilirea echilibrului
termic.
Pentru măsurători de mare precizie se utilizează termometre cu termorezistență de
platină care au răspuns liniar pe un domeniu larg de temperatură ( -150 – 1400C). În ultimii ani
se utilizează frecvent termistori care permit măsurători foarte rapide dar pentru care modificarea
rezistenței cu temperatura nu are loc liniar, ci exponențial.
Pentru măsurarea temperaturii suprafețelor de apă se folosesc termometre IR, mai ales
pentru a identifica punctele de deversare a apei calde în emisari.
Spectroscopia
Metodele spectrometrice se bazează pe interacțiunea mediului de analizat cu radiația
electromagnetică. Pentru determinarea parametrilor apei frecvent utilizată este spectroscopia
de absorbție . În funcție de radiația folosită spectroscopia de absorbție poate fi în UV, VIS, IR.
Principiile optice și electronice pe baza cărora funcționează spectrometrele utilizate în
domeniul ultraviolet, vizibil și infraroșu sunt în general aceleași. În funcție de domeniile
spectrale în care sunt utilizate, apar unele diferen țe în ceea ce privește componentele specifice
ale spectrometrelor.
În spectrometria de absorbție se măsoară raportul dintre intensitatea radiației transmise
de probă și a radiației incidente.
În Figura 1.2. se prezintă schema bloc a unui spectrometru de absorbție.

16

Figura 1.2. Schema bloc a unui spectrometru de absorbție [13]
Celula ce conține proba este plasată de obicei după monocromator pentru instrumentele
care operează în domeniul UV și vizibil, pentru a diminua o eventuală descompunere sau
fluor escență a probei datorită radiațiilor cu energie mare neseparate din faciculul incident.
Pentru instrumentele în IR, proba este plasată înaintea monocromatorului pentru a permite o
mai bună focalizare a radiației pe detector și a reduce cantitatea de radia ție parazită [13].
Experimentele se analizează utilizând legea lui Lambert -Beer care corelează
absorbanța unei soluții cu concentrația acesteia [11]:

lc TlgIIlgA
t0=−== (1.2)
Unde:
A = absorbanță (extincție)
I0 = intensitatea radiației incidente
It = intensitatea radiației transmise după ce a parcurs proba de analizat
T = transmisie
l = grosimea stratului de probă
c = concentrația speciei în soluția de analizat
ε = coe ficient molar de extincție
Legea este valabilă pe întreg domeniul spectral, pentru orice lungime de undă
(constantă), pentru orice mediu omogen. Legea nu se respectă în sisteme heterogene: suspensii,
sisteme coloidale.
Determinarea concentrației de analit din probă se realizează pe baza unei curbe de
etalonare/calibrare, construită prin reprezentarea grafică a absorbanței unor soluții de analit de
concentrație cunoscută (minim 5 puncte).
Conform ecuației 1.2 curba de etalonare absorbanță – concentra ție este liniară și trece
prin origine:

17

Figura 1.3. Curba de calibrare pe baza căreia se determină concentrația X a unui compus cu
formulă cunoscută [10]
La concentrații foarte mici sau foarte mari dependența liniară dintre absorbanță și
concentrație nu se mai păstrează deoarece pot să apară disocieri sau asocieri între particulele de
analit. Așadar, la utilizarea unei curbe de calibrare trebuie riguros respectat domeniul de
concentrație pentru care aceasta este valabilă. Pentru marea ma joritate a poluanților dizolvați
în ape, domeniul de liniaritate a legii Lamber -Beer corespunde concentrațiilor cuprinse în
intervalul 10-2 – 10-4 mol/dm3. Practic, spectroscopic se pot determina concentrații de până la
0,1μg element/ g probă [10].
Metodele bazate pe spectroscopie se caracterizează prin sensibilitate, selectivitate și
rapiditate și se aplică la dozări de microconcentrații.

1.2. CALITATEA AERULUI – MĂSURAREA PARAMETRILOR AERULUI

Poluarea aerului reprezintă marea provocare a ultimel or decenii, datorită pe de o parte
agresivității poluanților asupra sănătății umane, dar și datorită impactului acestora asupra
tuturor componentelor de mediu: aer, apă, sol, vegetație.
Poluarea aerului înseamnă prezența în aer sau atmosferă a chimicalelo r, în stare gazoasă
sau sub formă de particule solide sau lichide, în cantități și pe durata care face ca aerul să fie
periculos pentru sănătatea umană și pentru mediu.
Emisia în aer a substanțelor poluante determină producerea unor fenomene cu caracter
global, în sensul că se pot observa în oricare zonă geografică a planetei, indiferent de gradul de
dezvoltare al activității antropice [12]:
– ploile acide, determinate de prezența în atmosferă a compușilor de sulf, clor și azot;

18
– efectul de seră, datorat creșterii concentrației de CO 2 provenit din procesele de ardere;
– subțierea stratului de ozon datorită prezenței în aer a clorofluorcarburilor, ca urmare imediată
a creșterii, la nivelul solului, a dozei de radiație ultravioletă.

1.2.1. Compoziția aeru lui
Aerul reprezintă un amestec de gaze, unele permanente și în cantități constante, altele
cu caracter periodic sau aleatoriu și în cantități variabile.

Tabelul 1.3. Compoziția aerului uscat
Gaze componenete Concentrația procentuală
în greutate Concentrația procentuală
în volum
Azot 75,6 78,08
Oxigen 23,1 20,95
Argon 1,236 0,9325
Bioxid de carbon 0,046 0,030
Neon 0,0012 0,0018
Heliu 0,00007 0,00005
Kripton 0,0003 0,000108
Xenon 0,00004 0,000008
Ozon – 0,000001
Radon – 6,0 x 10-18

Principalele gaze permanente care intră în compoziția aerului sunt: azot – 78,08%;
oxigen – 20,95%; argon – 0,93%; bioxid de carbon 0,03% – 0,04%; alte gaze: heliu, neon,
kripton, xenon, radon, ozon – 0,01%. Aerul mai conține vapori de apă, pulberi, diferi te
microorganisme [6].
Aerul este indispensabil viețuitoarelor aerobe, iar prezența constantă a oxigenului în aer
se datorează fotosintezei – proces fiziologic prin care plantele verzi sintetizează substanțele
organice din bioxid de carbon și apă cu ajutorul luminii solare.
Oxigenul este un element permanent din compoziția aerului, constant din punct de
vedere cantitativ – variațiile nu depășesc
 0,5% – și indispensabil vieții. Scăderea accentuată
a procentului de oxigen din aer duce la apariția unor boli grave la animale și om, iar la
concentrații de 7 -8% se produce moartea.
Azotul este un element permanent și constant din compoziția aerului. Este un gaz inert,
fără acțiune fiziologică și are rolul de a anula acțiunea nocivă a o xigenului pur prin diluarea
acestuia.
Bioxidul de carbon la concentrațiile normale din aer nu influențează organismele. Este
un gaz mai greu decât aerul, incolor și fără miros. Concentrația CO 2 în aer crește în zonele

19
industriale aglomerate și se datoreaz ă emisiilor în atmosferă a gazelor de la diverse procese
tehnologice, a celor de eșapament de la autovehiculele care funcționează cu combustibil lichid.
Sursele naturale de producere a CO 2 sunt constituite din respirația faunei (oameni și animale),
respir ația nocturnă a florei, combinațiile din sol, procesele de descompunere a substanțelor
organice, izvoarele minerale, emanațiile vulcanice.
Ozonul reprezintă forma alotropică a oxigenului și se formează prin atașarea unui atom
de oxigen la molecula de oxig en sub acțiunea descărcărilor electrice din atmosferă, a radiațiilor
cosmice etc.
Gazele rare care intră în compoziția normală a aerului nu au cunoscut o acțiune nocivă
asupra organismelor.
Vaporii de apă din aer pot proveni din:
– evaporarea de la supra fața diferitelor întinderi de apă (râuri, fluvii, lacuri, mări, oceane);
– procesele respiratorii ale florei și faunei;
– anumite procese industriale.
Pulberile de aer, denumite și praf atmosferic, au diferite dimensiuni și formează cu aerul
un amestec et erogen de tipul gaz -solid (G -S), în care faza continuă (mediul de dispersie) este
aerul, iar faza discontinuă (dispersată) este reprezentată de particulele solide.
În afară de aceste elemente, în aerul atmosferic se mai pot găsi:
– oxid de carbon (CO), pr ovenit în special din diverse instalații de ardere a combustibilului și
de la autoturisme. La concentrații de 0,1% oxidul de carbon produce moartea;
– amoniac (NH 3), provenit din descompunerea diverselor materii organice;
– hidrogenul sulfurat (H 2S), apare în aer datorită unor procese tehnologice; concentrațiile mai
mari de 1mg/l de aer duc la pierderea cunoștinței și în câteva minute intervine moartea;
– dioxid de sulf (SO 2), provenit de la arderea cărbunelui etc.

1.2.2. Proprietățile fizice ale aerului

Atmosfera este presupusă ca fiind formată din două straturi, cu gradient constant de
temperatură în altitudine:
– troposfera (până la 11 km), cu un gradient de temperatură de 6,50C/km;
– stratosfera (de la 11 la 30km), cu un gradient de temperatură nul.
Variația temperaturii, precum și a presiunii și a greutății specifice cu înălțimea este
redată în Tabelul 1.4.

20
Tabelul 1.4. Variația p,t și γ cu înălțimea față de nivelul mării
h (km) p (torr) t (0C) γ(kg/m3) h (km) p (torr) t (0C) γ(kg/m3)
0 760,00 15,00 1,2255 0,8 690,60 9,80 1,1341
0,1 761,03 14,35 1,2138 0,9 682,30 9,15 1,1230
0,2 742,14 13,70 1,2021 1 674,08 8,50 1,1121
0,3 733,34 13,05 1,1906 2 598,20 2,00 1,0068
0,4 724,63 12,40 1,1791 3 525,77 -4,50 0,9094
0,5 716,00 11,75 1,1677 4 462,24 -11,0 0,8193
0,6 707,45 11,10 1,1564 5 405,07 -17,5 0,7363
0,7 698,99 10,45 1,1452 11 169,63 -56,5 0,3639

Aerul conține apă, aflată în una sau mai multe stări precum:
– stare gazoasă (vapori);
– stare lichidă (picături);
– stare solidă (cristalizată sau amorfă) – gheața.
În funcție de cantitatea de apă pe care o conține, aerul umed poate fi:
– nesaturat;
– saturat;
– suprasaturat.
Principalii parametri ce caracterizează aerul umed sunt: presiunea, temperatura,
umiditatea, greutatea specifică, căldur a specifică, entalpia.
Presiunea aerului umed
Considerând aerul umed ca un amestec de gaze perfecte, pot fi definite mai multe tipuri
de presiuni:
Presiunea parțială a aerului uscat (pa), reprezintă presiunea care ar exercita -o aerul
uscat din amestec, dacă ar ocupa singur întregul volum al amestecului, la aceeași temperatură.
Presiunea parțială a vaporilor de apă (pv), reprezintă presiunea pe care ar exercita -o
vaporii de apă dacă ar ocupa singuri întregul volum al amestecului, la aceeași temperatură. Este
cu atât mai mare cu cât cantitatea de vapori conținută de aerul umed este mai mare.
Presiunea de saturație (ps), este presiunea parțială a vaporilor de apă, corespunzătoare
stării de saturație. Valoarea ei depinde de temperatură.
Presiunea totală (p), este presiunea exercitată de aerul umed, deci de amestecul dintre
aerul uscat și vaporii de apă. Conform legii lui Dalton, această mărime, denumită și presiunea
aerului umed , se calculează ca suma dintre presiunile parțiale ale celor doi componenți:

21

v ap pp+= (1.3)
În cele mai multe aplicații, presiunea totală a aerului umed este de fapt presiunea
barometrică (p b), sau presiunea atmosferică în locația respectivă. Această mărime depinde de
latitudine, longitudine, altitu dine ca și de condițiile meteorologice în care este măsurată.
Considerând separat aerul uscat și vaporii de apă, pentru fiecare în parte, cu ajutorul
ecuației de stare, se pot calcula valorile presiunilor parțiale sub forma:

TR p a a a = (1.4)

TR pv v v = (1.5)
Unde:

va, sunt densitățile aerului uscat, respectiv a vaporilor de apă;

KkgJ287 Ra  = și
KkgJ5,461 Rv  = sunt constantele de gaz perfect;
T (K) este temperatura amestecului.
Temperatura aerului umed
Considerând aerul umed ca un amestec de gaze perfecte, pot fi definite mai multe tipuri
de temperaturi:
Temperatura termometrului uscat (t), este temperatura aerului umed, măsurată cu un
termometru uzual, indiferent de principiul de funcționare al acestuia. De regulă, atunci când nu
se fac precizări specifice, prin temperatura aerului umed, se înțelege temperatura termometrului
uscat.
Temperatura termometrului umed (tu), este temperatura măsurată cu ajutorul unui
termometru având elementul termosensibil înfășurat într -o pânză sau într -un tifon umezit, care
reprezintă o sursă de umiditate.
Prezența sursei de umiditate, face ca acest termometru să fie denumit termometru umed.
Termometrul umed și cel uscat sunt asemănă toare din punct de vedere constructiv. Deosebirea
dintre ele este dată de prezența, respectiv absența sursei de umiditate.
Aerul umed are întotdeauna tendința de a deveni saturat. Astfel, dacă există o sursă de
umiditate (tifonul umezit), în jurul acestei surse de umiditate are loc un proces de evaporare
parțială a apei.
Ca efect se va constata creșterea locală a presiunii parțiale a vaporilor de apă p v.
Diferența apărută între p v în jurul sursei de umiditate și p v din restul aerului umed
reprezintă un g radient de presiune parțială a vaporilor de apă, care constituie forța motrice a
unui proces de migrare a vaporilor de apă din jurul sursei de umiditate în masa de aer umed.
Modificarea temperaturii aerului în jurul tifonului umezit, sesizată de termometrul
umed, se explică prin faptul că apa din tifonul umed absoarbe căldura necesară evaporării de la

22
aer, care se răcește. Procesul continuă până când în jurul tifonului umezit se ajunge la saturație,
iar temperatura de echilibru stabilită între aer și apa din tifonul care înfășoară bulbul, rămâne
constantă și este indicată de termometrul umed.
Sistemul aer umed – sursă de umiditate ajunge în acest caz la saturație în absența
oricărui schimb de energie cu mediul exterior, deci în condiții adiabatice. De aceea temperatura
indicată de termometrul umed se mai numește și temperatură de saturație adiabatică.
Temperatura punctului de rouă (tr), este temperatura la care în condițiile m enținerii
constante a umidității aerului, în urma răcirii acestuia, se atinge starea de saturație, evidențiată
prin depunerea unor picături de apă, denumite rouă, formate prin condensarea unei părți din
vaporii aflați inițial în aerul umed.
Pentru aerul s aturat, cele trei temperaturi definite sunt egale între ele, astfel încât stările
de saturație sunt caracterizate prin t=t u=tr.
Umiditatea aerului umed
Umiditatea absolută, sau conținutul de umiditate (x), definește cantitatea de umiditate
(vapori de apă) din aerul umed și reprezintă raportul dintre cantitatea de vapori de apă (m v) și
cantitatea de aer uscat (m a):

av
mmx= [kg umiditate/kg aer uscat] – adimensională (1.6)
Semnificația fizică a umidității absolute este cantitatea de vapori de apă conținută într –
un volum de aer umed, în care există 1kg de aer uscat.
Umiditatea relativă (φ), este definită prin raportul dintre presiunea parțială a vaporilor
de apă p v și presiu nea de saturație p s, corespunzătoare temperaturii t a aerului umed:

sv
pp= – adimensională (1.7)
De cele mai multe ori, umiditatea re lativă se exprimă în procente:

%100pp
sv= (1.8)
Stările de saturație sunt caracterizate prin p v=ps și φ=1.
Greutatea specifică
Aerul umed are o greutate specifică (γ) mai mică decât cea a aerului uscat, după cum
reiese din relația:

Tp0129,0sa−= [kg/m3] (1.9)
Unde:
T – temper atura absolută;

23
γa – greutatea specifică a aerului uscat, care se poate calcula cu expresia:

t27311293,1
a
+= [kg/m3] (1.10)
în care 1,293 este greutatea unui metru cub de aer uscat la temperatura de 00C.
Căldura specifică
Pentru temperaturi sub 1000C, căldura specifică a aerului uscat, la presiune constantă,
poate fi considerată:

 grdkg/kcal24,0 cpa  =
De asemenea, căldura specifică a vap orilor de apă la presiune constantă se poate
considera:

 grdkg/kcal46,0 cpv  =
Căldura specifică a amestecului de aer uscat și vapori de apă rezultă din expresia:

 grdkg/kcal
1000x11000x46,0 24,0
1000x11000xc c
cpv pa
pu 
++
=
++
= (1.11)
iar raportată la aerul uscat este:

 grdkg/kcal1000x46,0 24,01000xc c cpv pa pu  += += (1.12)
Entalpia (conținutul de căldură)
În ceea ce privește entalpia, se definesc trei valori distincte ale acesteia și anume:
Entalpia specifică a aerulu i uscat (ia) este creșterea conținutului de căldură a unității de
masă de aer în transformarea acestuia de la temperatura de 00C, până la temperatura dată t, sub
presiune constantă, adică:

kg/kcalt24,0t cipa a == (1.13)
Entalpia specifică a vaporilor de apă (iv) este creșterea conținutului de căldură a unității
de masă a vaporilor de apă saturați în transformarea ac estora de la 00C până la temperatura dată
t, sub presiune constantă, adică:

kg/kcal597t46,0lt civ pv v +=+= (1.14)
Unde:
cpv – căldura specifică a vaporilor de apă, în kcal/kg·grd;
lv – căldura latentă de vaporizare, în kcal/kg.

24
Entalpia totală a aerului umed (i), raportată la un kg de aer uscat rezultă din însumarea
algebrică a entalpiilor componentelor amestecului compus dintr -un kg de aer uscat și din x/1000
kg de vapori de ap ă, adică:

() ( )kg/kcal1000x597t46,0t24,01000xlt ct civ pv pa ++= ++= (1.15)
1.2.3. Măsurarea proprietăților fizice ale aerului
Măsurarea presiunii atmosferice
Pentru determinarea presiunii atmosferice se întrebuințează mai multe tipuri de
instrumente denumite barometre. Acestea pot fi:
– barometrul cu mercur, bazat pe principiul echilibrării presiunii atmosferice prin greutatea unei
coloane de mercur. Acest pri ncipiu elaborat de Torricelli în anul 1643 este utilizat în construcția
oricărui barometru cu mercur;

Figura 1.4. Barometrul cu mercur
– barometrele aneroide, lipsite de lichid barometric, se mai numesc barometre metalice sau
elastice;

Figura 1.5. Barometru aneroid
– hipsometrele sunt instrumente cu ajutorul cărora presiunea atmosferică se determină indirect
pe calea stabilirii cu exactitate a temperaturii la care fierbe apa;
– barografele sunt aparate care înregistrează în mod automa t presiunea atmosferică.

25

Figura 1.6. Barograf
Măsurarea temperaturii aerului
Se poate face cu:
– termometre cu citire directă: termometrul meteorologic ordinar(psihrometric), termometrul de
minimă, termometrul de maximă, termometrul de minimă și maximă;
– înregistratoare: termograf cu lamă bimetalică, termograf cu tub Bourdon etc.
Măsurarea umidității aerului
Se face cu ajutorul psihometrelor, higrometrelor, higrografelor și a radiosondelor.
1.2.4. Surse de poluare a ae rului
Sursele de poluare a aerului pot fi clasificate în surse naturale și surse artificiale.
Sursele naturale sunt constituie din [6]:
– pulberile telurice provenite din eroziunea pe care apa și vântul o exercită asupra solului;
– pulberile vulcanice provenite din erupțiile vulcanice;
– pulberile cosmice provenite din cosmos;
– pulberile de natură vegetală (granule de polen, spori, bacterii etc.).
Sursele artificiale se împart în:
– surse mobile, constituite din emisiile în aer a motoarelor care echip ează autovehiculele
terestre, aeriene și navale;
– surse staționare, reprezentate de unitățile producătoare de energie, diferite instalații
producătoare de substanțe chimice, unități care utilizează substanțe chimice și volatile.
Centralele termice și ele ctrice care folosesc drept combustibil cărbunele, produc 60%
din emisiile atmosferice de oxizi de sulf.
Din petrochimie rezultă poluanți sub formă de compuși organici volatili (COV) și oxizi
ai azotului și sulfului.
Din metalurgia feroasă rezultă pulberi cu conținut de fier, oxizi ai zotului și sulfului,
COV, iar din cea neferoasă rezultă pulberi care conțin metale grele: Pb, Cd, Zn, As și SO x, NO x.
Din industria materialelor de construcții rezultă: pulberi, CO 2, CO, SO x, NO x, F.
Din agricultură și industria alimentară rezultă: NH 3, NO x, CH 4, pesticidele.

26
1.2.5. Calitatea aerului. Metode fizice de măsurare a poluanților atmosferici
Calitatea aerului se determină prin măsurarea concentrațiilor medii orare, zilnice sau
lunare ale diferiților poluanți și compararea acestora cu valorile limită sau după caz,
concentrațiile maxime admisibile prevăzute de actele normative în vigoare.
Principalii poluanți atmosferici monitorizați de RNMCA (Rețeaua Națională de
Monitorizare a Calității Aerului), și metodele standardizate pentru măsurarea concentrațiilor
acestora sunt [14]:
– dioxidul de sulf SO 2 – fluorescență în ultraviolet;
– oxizi de azot NO x (NO, NO 2) – chemiluminescența;
– ozon O 3 – fotometrie în ultraviolet;
– monoxid de carbon CO – spectroscopie în inf raroșu nedispersiv;
– particule în suspensie PM 10 și PM 2,5 – metode gravimetrice;
– hidrocarburi aromatice policiclice HAP – cromatografie în fază gazoasă/spectrometrie de
masă.
Spectrometria de fluorescență
Fluorescența și fosforescența moleculară const au în emisia de radiații de către o
moleculă, în urma unui fenomen de absorbție. Excitarea se face cu radiații de o energie mai
mare, folosind de exemplu, radiații din domeniul UV al spectrului iar emisia are loc de obicei
în domeniul vizibil. Intensitatea radiațiilor emise prin fluorescență depinde de lungimea de undă
a radiației excitatoare și totodată de concentrația substanței de analizat.
În Figura 1.7. este prezentată schema unui fluorimetru fotoelectric monofascicul cu
filtre.

Figura 1.7. Schema unui fluorimetru fotoelectric monofascicul cu filtre [13]
Unde: 1) lampă cu vapori de mercur; 2) și 4) filtre; 3) celulă ce conține proba de analizat; 5)
fotocelulă; 6) instrument de măsură.
Sursa de radiații (1) constă de obicei dintr -o lampă cu vapori de mercur sau o lampă cu
xenon. Ambele surse emit intens în domeniul UV al spectrului. Filtrul (2) permite trecerea unor
radiații excitatoare de anumite lungimi de undă, iar filtrul (4) a radiației de fluorescență.

27
Semnalul produs de detector, care este un curent proporțional cu intensitatea radiației
de fluorescență, este amplificat sau acționează direct sistemul de evaluare, care este un
instrument de măsură, un înregistrator etc.
Aparatele în care separarea radiațiilor ex citatoare și de fluorescență se face cu ajutorul
unor monocromatoare se numesc spectrofluorimetre.
Pentru majoritatea aparatelor măsurarea radiației de fluorescență se face la un unghi de
900 față de direcția radiației excitatoare, în aceste condiții obți nându -se cel mai redus fond dat
de radiația excitatoare.
Măsurarea concentrațiilor folosind efectul de chemiluminescență [12]
Fenomenul de chemiluminescență se bazează pe detectarea spectrului de emisie a unui
compus excitat, care rezultă într -o reacție chimică. De exemplu oxizii de azot în reacția cu
ozonul sunt excitați și revin la starea stabilă cu emitere de radiație:
NO + O 3 → NO 2* + O 2 (1.16)
NO 2* → NO 2 + hν (1.17)
Acest fenomen se numește chemiluminescență. În interiorul detectorului pe bază de
chemiluminescență aerul poluat se amestecă cu ozon î ntr-o incintă de măsură de volum
cunoscut. Intensitatea radiației emise se măsoară cu un fotomultiplicator și este proporțională
cu cantitatea de poluant (în cazul descris mai sus NO). O altă reacție este utilizată pentru a
determina cantitatea de dioxid d e azot din aerul existent în incinta de măsură.
O altă metodă pe bază de chemiluminescență se utilizează pentru determinarea
concentrației de ozon în atmosferă. Se uilizează reacția ozonului cu rodamina B, absorbită pe o
suprafață activată de gel siliconi c sau cu etilena. Din reacție rezultă impulsuri de radiație care
sunt detectate și numărate de un fotomultiplicator. Concentrația de ozon rezultă prin
compararea numărului de impulsuri astfel rezultate, cu numărul de impulsuri ce rezultă dintr -o
reacție an alogă în care este măsurată o probă cu concentrație cunoscută de ozon.
Măsurarea concentrațiilor prin analiza gravimetrică [12]
Metodele de măsurare care utilizează metoda gravimetrică sunt destinate măsurării
particulelor în suspensie PM10 și PM2.5. Metoda constă în măsurarea greutății unei probe,
rezultate după filtrare, a unui precipitat uscat. Ca filtru se utilizează un recipie nt vidat de
capacitate ridicată, prin care este trecut aerul poluat (cu constituienții pe care vrem să -i
măsurăm) printr -un filtru sau o substanță absorbantă. Substanța (sau substanțele) reținute pe
filtre sunt ulterior analizate în laborator din punct de vedere al cantității (masei) și compoziției
chimice. Cantitatea de substanțe din volumul dat de aer este proporțională cu diferența dintre
masa filtrului prin care a trecut aerul și masa unui filtru curat. Analiza chimică a substanțelor
astfel colectate se poate face prin spectrometrie atomică, spectrometrie cu plasmă cuplată

28
inductiv sau spectroscopie bazată pe fluorescență indusă de radiația X. Substanța care este
depusă pe filtre poate fi extrasă printr -o reacție chimică specifică acelei substanțe.
Măsu rarea concentrațiilor folosind cromatografia din fază gazoasă [12]
Gaz cromatograful este un instrument de analiză ce poate descompune substanțele
chimice și analiza componentele acestuia.

Figura 1.8. Schema de principiu a gaz cromatografului [12]
Gaz cromatograful include o coloană care este un capilar sau un ”pachet” de capilare
formate din substanțe care pot adsorbi în mod selectiv compușii ce trebuie măsurați, prin care
componentele substanței de analizat sunt purtate de un flux de gaz (faza mobi lă, un gaz inert de
obicei), cu viteze diferite (eluție). Acest fenomen se datorează adsorbției diferitelor componente
ale probei, în mod selectiv, într -o substanță depusă pe pereții coloanei sau în interiorul acesteia.
Astfel, componentele probei ajung la capătul coloanei în momente de timp diferite, timpi de
”retenție” (funcție de viteza de deplasare prin coloană, care este dependentă de tipul
componentei probei). Un detector este utilizat pentru sesizarea momentului la care moleculele
ajung la capătul co loanei, cât și pentru măsurarea cantității de substanță care atinge capătul
coloanei, pentru fiecare specie în parte. Înregistrând semnalele electrice de la detector, se obține
o cromatogramă, care va prezenta o succesiune de curbe ascuțite egală cu număru l de
componente din mostra de analizat, aria delimitată de fiecare curbă fiind proporțională cu
concentrația componentei respective.

Figura 1.9. Exemplu de cromatogramă [15]
Gaz cromatograful se utilizează pentru detectarea calitativă și c antitativă a
componentelor unui amestec, respectiv a aerului, apei sau eșantioane de sol cu poluanți.

29

1.3. CALITATEA SOLULUI – MĂSURAREA PARAMETRILOR SOLULUI

1.3.1. Alcătuirea solului
Privit sub aspect fizic, solul poate fi definit ca un sistem polifazi c deoarece în alcătuirea
lui sunt reprezentate cele trei faze principale: solidă, lichidă și gazoasă [16, 17, 18, 19].
Faza solidă a solului reprezintă cca 50% din volumul solului (45% – partea minerală;
5% – partea organică). Faza lichidă este reprezentată de apa din sol: conține substanțe dizolvate.
Faza gazoasă este reprezentată de aerul din sol. Faza lichidă împreună cu cea gazoasă dețin la
rândul lor 50% din volumul solului, între 15 -35% fiecare, în funcție de umiditatea acestuia
(Fig.1.10.)

Figura 1.10. Faza lichidă și gazoasă a solului [20]
Solurile uscate sunt mai aerisite, în timp ce solurile umede sunt mai puțin aerisite.
Aceste variații ale aerului și apei din sol constituie regimul aerohidric al solului. Apa și aerul
circulă în sol prin spațiile libere existente, care sunt reprezentate de către porii necapilari și
capilari.
Textura solului se referă la starea de dispersie a fazei solide a solului, la mărimea și
proporția particulelor ce intră în alcătuirea lui. De cele mai multe or i, pentru definirea texturii
solului se folosesc trei grupe de fracțiuni granulometrice: nisip, praf, argilă [17].
Diferențierea texturală se exprimă cantitativ prin indicele de diferențiere texturală ( Idt),
care este dat de valoarea raportului dintre pro centul de argilă din orizontul B și din orizontul de
deasupra acestuia (A sau E). Prin orizont de sol se înțelege un strat aproximativ paralel cu
suprafața solului, care are o serie de proprietăți rezultate în procesul de formare a solului,
proprietăți ce diferă de cele ale stratelor de deasupra și de dedesubt [17].
Diferențierea texturală a solurilor se face cu ajutorul indicelui menționat conform scării
redate în tabelul 1.5.

FAZA SOLIDĂ
50%
COMPONENTUL
LICHID
15%COMPONENTUL
GAZOS
35%FAZA LICHIDĂ ȘI GAZOASĂ
FAZA SOLIDĂ
50%
COMPONENTUL
GAZOS
15%COMPONENTUL
LICHID
35%FAZA LICHIDĂ ȘI GAZOASĂ

30

Tabelul 1.5. Clasificarea solurilor după indicele de diferențiere texturală [16]
Nr.crt. Apreciere Valorile Idt
1 Sol nediferențiat textural Sub 1,3
2 Sol slab diferențiat textural 1,3÷1,5
3 Sol mediu diferențiat textural 1,6÷2,0
4 Sol puternic diferențiat textural 2,1÷2,5
5 Sol foarte puternic diferențiat textural Peste 2,5

Textura este principala însușire fizică a solului, cu rol deosebit de important în
determinarea majorității celorlalte însușiri fizice. Texturile grosiere se caracterizează prin
capacitate redusă de reținere a apei, permeabilitate și aerație ridicate, c apacitate mare de
încălzire, ascensiune capilară redusă. Au rezistență mecanică scăzută, putând fi lucrate ușor.
Sunt rezistente la eroziunea de suprafață prin apă, dar sunt puternic afectate de eroziunea
eoliană [16, 17] . Solurile cu texturi mijlocii au capacitate de reținere a apei accesibile plantelor
și permeabilitate mai scăzute, aerație adesea deficitară și însușiri mecanice mai puțin favorabile,
mai ales la umiditate scăzută. Solurile cu texturi fine se caracterizează prin cantități mari și
foarte ma ri de apă inaccesibilă, însușiri termice și mecanice puțin favorabile, se lucrează greu,
au capacitate mare de gonflare și contracție [16], capacitate mică de încălzire, compactitate
(afânare redusă) [17]. Textura mijlocie prezintă cele mai favorabile însu șiri fizico -chimice și
biologice având potențialul de producție cel mai ridicat.

1.3.2. Proprietăți fizice ale solului. Determinarea proprietăților fizice
Densitatea solului reprezintă masa unității de volum a fazei solide a solului [16, 21] :

ss
VM= [g/cm3] (1.18)
Unde:
Ms – masa părții solide a solului (g);
Vs – volumul părții solide a solului (cm3);
ρ – densitatea solului (g/cm3).
Densitatea este o proprietate a solului contantă în timp și care ajută la aflarea prin calcul
a porozității totale a solului. În majoritatea tipurilor de sol densitatea medie a particulelor este
de aproximativ 2,6÷2,7 g/cm3, iar prezența materiei organice determină o scădere a valorii
densității [16, 21].

31

Determinarea densită ții reale a solului cu metoda picnometrică
Procedeul de determinare a densității prin metoda picnometrului urmărește
determinarea volumului pe care îl ocupă particulele solide dintr -o cantitate de sol cunoscută.
Cunoscând volumul total al picnometrului (f ig. 1.11.) (volumul lichidului cu care se va umple
picnometrul) și volumul aceluiași lichid, după ce în picnometru s -a introdus proba de sol, se
calculează prin diferență volumul lichidului dislocuit, deci volumul probei de sol.

Figura 1.11. Picnometru
Densitatea reală a solului se determină cu metoda picnometrică, utilizând formula [16]:

dO2H
3 2 12
mm m mm mD −−+−= [g/cm3] (1.19)
Unde:

dO2H – densitatea apei distilate,
dO2H = 0,998 (g/cm3);
m – masa picnometrului gol (g);
m1 – masa picnometrului umplut cu apă distilată (g);
m2 – masa picnometrului cu proba de sol (g);
m3 – masa picnometrului cu proba de sol+apă distilată (g).
Densitatea aparentă a solului reprezintă raportul dintre masa părții solide și volumul
total al solului:

p ss
tsaV VM
VM
+== [g/cm3] , unde: (1.20)
ρa – densitatea aparentă (g/cm3);
Ms – masa părții solide a solului;
Vt – volumul total al solului (cm3);
Vs – volumul părții solide a solului (cm3);
Vp – volumul porilor (cm3).
Densitatea aparentă este afectată de structura solului, de dispersia sau gradul de
compactitate, ca și de caracteristicile de gonflare și contracție, care depind de umiditate.

32
Indiferent cât de compacte sunt solurile, particulele solide nu se pot îmbina pe rfect și solul
rămâne ca un corp poros, niciodată complet impermeabil [16].
Densitatea aparentă este unul dintre principalii indicatori ai stării de așezare a solului,
cu rol determinant asupra celorlalte însușiri fizice ale solului și este mult influenț ată de textura
solului. Valorile densității aparente variază foarte mult cu cantitatea de materie organică din
sol, având valori mai mici la solurile bogate în materie organică, astfel solurile intens fertilizate
organic din sere pot avea valori de 0,3 – 0,4 g/cm3.
Valori ridicate ale densității aparente determină scăderea capacității de reținere a apei,
o permeabilitate foarte scăzută, aerație redusă, rezistență mare la efectuarea lucrărilor agricole
și la pătrunderea sistemului radicular al plantelor. În cazul unor densități mici efectuarea
lucrărilor agricole este mult îngreunată datorită traficului dificil pe aceste terenuri. Densitatea
aparentă variază la solurile cultivate în România între 0,9 și 1,60 g/cm3, așa cum reiese din
tabelul 1.6.
Tabelul 1.6 . Valorile densității aparente la unele tipuri de soluri din România [22]
Tipul de sol Densitatea aparentă g/cm3 valori medii pe adâncimea 0 -100 cm
La umiditatea de recoltare a probelor Corectată la capacitate de câmp
Kastanoziom 1,20 – 1,40 1,15 – 1,35
Cernoziom 1,20 – 1,40 1,15 – 1,35
Cernoziom cambic 1,25 – 1,45 1,20 – 1,40
Cernoziom argic 1,25 – 1,45 1,20 – 1,40
Faeoziom greic 1,35 – 1,55 1,30 – 1,50
Preluvosol roșcat 1,35 – 1,55 1,30 – 1,55
Luvosol
– suprafață
– adâncime
1,25 – 1,45
1,40 – 1,60
1,20 – 1,40
1,30 – 1,50
Vertosol 1,25 – 1,45 1,20 – 1,40
Psamosol 1,35 – 1,55 1,35 – 1,55
Gleiosol 0,90 – 1,20 0,90 – 1,20

Determinarea densității aparente se poate face utilizând metoda cilindrilor Kacinski,
în urmă determinărilor putând fi apreciat gradul de afânare a solului. Se utilizează relația [16]:

VM M2a−= [g/cm3] (1.21)
Unde:
V- volumul total al cilindrului (V=100cm3);
M2-M – masa solului uscat din cilindru.
Volumul specific al solului se utilizează uneori pentru caracterizarea stării de așezare
a solului [16, 21, 22] :

33

1001
M100VV
a stsp == [cm3/g] (1.22)
Unde:
Vsp – volumul specific al solului (cm3/g);
Vt – volumul total al solului (cm3);
Ms – masa părții solide a solului (g);
ρa – densitatea aparentă a solului (g/cm3).
Porozitatea solului este o altă proprietate fizică ce caracterizează starea de așezare a
solului. Porozitatea totală reprezintă volumul total al porilor exprimat în procente din unitatea
de volum a solului [16, 21 ]:

100 1 100V VV
100VV
PTa
s pp
tp



−=+== [%] (1.23)
Unde:
PT – porozitatea totală (%);
Vp – volumul porilor din sol (cm3);
Vs – volumul părții solide a solului (cm3);
ρ – densitatea solului (g/cm3);
ρa – densitatea aparentă a solului (g/cm3).
Porozitatea totală este un indice al volumului relativ al porilor solului. Valoarea sa este
în general 30 ÷ 60 %. Solurile cu textură grosieră tind să fie mai puțin poroase decât cele cu
textură fină. Valorile por ozității totale cresc simțitor pe măsură ce crește conținutul de materie
organică. Ele sunt de ordinul a 60 – 70 % în solurile organo -minerale (soluri de sere sau pajiști
din zonele umede) și pot ajunge la peste 80 % în turbe. Valorile ridicate ale porozit ății totale
indică o capacitate ridicată de reținere a apei, permeabilitate mare și o aerație foarte bună în sol.
Gradul de tasare a solului este un alt indicator al stării de așezare a solului, utilizat în
fizica solului, și care poate fi calculat cu for mula [16, 22] :

()
PT100PT PMNGT−= [%] (1.24)
Unde:
GT – gradul de tasare (%);
PMN – porozitatea minim necesară (%), (PMN=45+0,163A);
PT – porozitatea totală (%);
A – conținutul de argilă sub 0,002 mm (%).

34
Prin porozitate minim necesară se înțelege valoarea minimă a porozității totale, care la
un conținut de argilă dat, poate asigura în sol condiții fizice satisfăcătoare. Scara de interpret are
a valorilor gradului de tasare este reprezentată în tabelul 1.7.
Tabelul 1.7. Clase de valori ale gradului de tasare [23]
Nr. crt. Denumire Valori (%)
1 Extrem de mic (sol foarte afânat) < -17
2 Foarte mic (sol moderat afânat) -17……………. -10
3 Mic (sol slab afânat) -9……………..1
4 Mijlociu (sol slab tasat) 1………………10
5 Mare (sol moderat tasat) 11………………18
6 Foarte mare (sol puternic tasat) > 18

1.3.3. Proprietăți fizico -mecanice ale solului
Coeziunea sau compactitatea solului
Între particulele solului se manifestă forțe de atracție reciprocă care fac ca solul să aibă
coeziune . Aceasta este determinată de forțele electrostatice de atracție dintre ioni, de forțele de
atracție moleculară, de forțele capilar e, de așezarea compactă a particulelor elementare de sol,
de cimentarea particulelor elementare cu compuși chimici insolubili [18].
Coeziunea globală reprezintă proprietatea solului, luat ca întreg, de a se opune forțelor
ce tind să desfacă pe cale mecani că particulele ce îl alcătuiesc.
Rezistența la penetrare reprezintă rezistența opusă de sol la pătrunderea unui corp
etalon, care poate avea o formă diferită (conică, cilindrică, sferică etc.).
Se poate determina cu ajutorul penetrometrului (fig. 1.12.) sau penetrografului , în câmp
sau în laborator, pe probe cu așezare naturală. La efectuarea măsurătorilor penetrometrice,
corpul etalon se poate introduce în sol prin două metode: prin lovituri (șocuri) sau prin mijloace
care imprimă o pătrundere uniformă. Prima metodă a fost denumită dinamică , iar cea de -a doua
statică .
Rezistența specifică la penetrare RP se exprimă în kg/cm2, pentru calcul folosindu -se
relația [18]:

SFRP= (1.25)
Unde:
F – forța rezistentă la penetrare;
S – secțiunea maximă a vârfului de penetrare.

35

Figura 1.12. Penetrometru manual Figura 1.13. Penetrogramă
Penetrografele înregistrează variația rezistenței solului în raport cu adâncimea de
pătrundere, trasând curbe denumite penetrograme (fig. 1.13.).
Plasticitatea solului este proprietatea pe care o au soluril e ca la o anumită umiditate
să-și schimbe forma sub influența unor forțe exterioare și să -și păstreze această formă după
încetarea forței și pierderea apei [18].
Cu cât solul este mai bogat în argilă, cu atât se va bucura de o plasticitate mai mare.
Solurile nisipoase nu manifestă însușiri de plasticitate.
Cantitatea minimă de apă, exprimată în procente din solul uscat la care plasticitatea
începe a se manifesta, se numește limită inferioară a plasticității , iar cantitatea maximă până la
care ea se menți ne, limită superioară . Diferența dintre limita superioară și inferioară a
plasticității reprezintă indicele plasticității .
Aderența sau adeziunea solului reprezintă proprietatea solului, ca la un anumit grad
de umiditate, să se lipească de obiectele cu c are vine în contact. Adeziunea este determinată de
forțele de atracție și forțele electrostatice a particulelor coloidale. Solul manifestă proprietatea
de aderare numai începând de la o anumită stare de umectare, și anume la umiditatea la care
forțele de a tracție dintre particulele de sol devin mai mici decât atracția dintre particulele de sol
și obiectele cu care vin în contact.
Adeziunea se determină cu ajutorul unui dispozitiv asemănător unei balanțe tehnice,
înregistrându -se forța necesară pentru desp rinderea unei plăci de oțel de solul de care a aderat.
Ea se exprimă în g la cm2 [18].
Gonflarea solului este proprietatea solului de a -și mări volumul prin îmbibare cu apă.
Această proprietate se observă mai ales la solurile argiloase și luto -argiloase bogate în particule
aflate în stare de dispersie coloidală.
Gonflarea poate fi exprimată prin următorii i ndici: creșterea volumului care se exprimă
în mod obișnuit în procente față de volumul inițial; umiditatea de gonflare, adică umiditatea
corespunzătoare valorii maxime a gonflării; puterea gonflării, adică presiunea dezvoltată în sol
la umectare, exprimată în kg/cm2.

36
Gonflarea poate avea ca efect distrugerea structurii solului, ruperea rădăcinii plantelor.
Contracția solului reprezintă proprietatea solului de a -și micșora volumul prin
pierderea apei (uscare), fenomen invers gonflării. Contracția este rezu ltatul presiunii capilare
care crește pe măsură ce solul se usucă (datorită măririi curburii capilare) determinând
apropierea particulelor.
Contracția are ca efect formarea la suprafața solului a crăpăturilor în perioadele
secetoase ce provoacă uneori rup erea rădăcinilor.
În mod obișnuit se deosebește contracția liniară și de volum . Contracția liniară
reprezintă diferența dintre lungimea probei de sol dinainte de contracție și după contracție,
raportată la lungimea dinaninte de contracție și înmulțită, pe ntru a se exprima în procente, cu
100 [18].
Rezistența la arat
Pentru a putea realiza lucrarea de bază a solului, aratul, se impune existența unei forțe
de tracțiune aplicate utilajelor agricole care să învingă forța opusă de sol la înaintarea mașinilor
agricole. Determinarea rezistenței solului la arat se calculează utilizând relația [17, 18] :

baPK= [kg/dm2] (1.26)
Unde:
K – rezistența specifică la arat;
P – forța de tracțiune;
a – adâncimea brazdei;
b – lățimea brazdei.
Rezistența specifică la arat se determină în teren, măsurând cele două dimensiuni ale
brazdei ( a și b), și a forței de tracțiune cu ajutorul dinamometrelor.

1.3.4. Apa din sol
Apa este una dintre cele mai import ante componente ale solului. Apa participă la
dezagregare, la alterare, la formarea diferiților componenți minerali și organici, la repartizarea
acestora pe adâncime, la definirea principalelor proprietăți ale solurilor. Apa asigură schimbul
permanent de s ubstanțe nutritive între sol și plantă.
Forțele care acționează asupra apei din sol
Apa se găsește în sol la suprafața particulelor și în pori și este supusă acțiunii unor forțe
de natură diferită, forțe ce acționează cu intensități variate. Principalele forțe ce acționează
asupra apei din sol sunt următoarele [16, 17, 18, 19, 20] :

37
Forța gravitațională acționează asupra apei aflate în porii necapilari, atunci când solul
este saturat cu apă. Sub influența gravitației apa se deplasează de sus în jos prin p orii necapilari
determinând umezirea în adâncime a solului. Odată cu scăderea cantității de apă, forța
gravitațională scade la rândul ei și deplasarea apei încetează. Pe suprafețele înclinate se produce
și o deplasare laterală a apei, prin sol.
Forța capi lară acționează asupra apei care se află în porii capilari ai solului și este
determinată de deficitul de presiune (în comparație cu presiunea atmosferică) ce se creează în
capilarele solului, deficit dat de relația lui Laplace:

r2p= (1.27)
Unde:
α – tensiunea superficială;
r – raza meniscului (raza tubului capilar).
Întrucât capilarele solului au lungimi și diame tre foarte diferite, fenomenele de
capilaritate sunt deosebit de complexe. Apa capilară nu este antrenată de forța gravitațională ci
se mișcă lent, în toate direcțiile, de la capilarele cu diametrul mai mare spre cele cu diametrul
mai mic.
Forța de adsorb ție (de sorbție) determină reținerea apei la suprafața particulelor de sol.
Este o forță de natură electrostatică și se datorează caracterului dipolar al moleculei de apă și a
energiei libere de la suprafața particulelor de sol.
Forța determinată de tensi unea vaporilor de apă acționează asupra apei sub formă de
vapori. În porii solului plin cu aer se găsesc vapori de apă care sunt supuși unei anumite presiuni
(tensiuni), în funcție de temperatura și umiditatea solului. La umiditate constantă tensiunea
crește cu temperatura, iar la temperatură constantă crește cu umiditatea. Vaporii vor circula
întotdeauna de la zonele mai calde și mai umede (tensiune mai mare) spre zonele mai reci și
mai uscate (tensiune mai mică).
Forța de absorbție a rădăcinilor plantelo r. Aprovizionarea plantelor cu apă se face prin
intermediul perișorilor absorbanți care se găsesc pe rădăcini. Forța de succțiune la plante este
de 15 ÷ 20 atmosfere. Pe măsură ce apa din apropierea rădăcinilor este consumată, o altă
cantitate de apă, de l a distanțe mai mari îi ia locul, formându -se un curent spre rădăcinile
plantelor.
Forța osmotică se manifestă numai în cazul solurilor sărăturate și depinde de presiunea
osmotică. Cu cât concentrația sărurilor solubile este mai mare și presiunea osmotică este mai
mare, iar apa va fi reținută mai puternic în sol. Din această cauză, pe solurile sărăturate, chiar

38
și atunci când sunt foarte umede, plantele suferă deoarece apa trece din celulele plantelor în sol
(seceta fiziologică).
Potențialul apei din sol. Sucțiunea solului
Asupra apei din sol acționează forțe diferite, care se modifică permanent în funcție de
cantitatea de apă din sol și de proprietățile acestuia (textură, porozitate, conținut de săruri) [16,
22]. Mișcarea apei în sol este determinată de ac țiunea comună a acestor forțe, care fiind de
natură diferită nu pot fi însumate. Pentru a explica reținerea și mișcarea apei în sol s -a recurs la
un indice energetic generalizat, denumit potențialul apei din sol , care exprimă energia pe care
o posedă apa din sol (similar energiei potențiale). Datorită energiei pe care o posedă, apa
exercită în sol anumite presiuni sau se găsește la anumite presiuni. Prin urmare, forțele se traduc
în potențiale sau energii, care se exprimă în unități de presiune (atmosfere, bari etc.), ce pot fi
însumate.
În funcție de natura forțelor ce acționează asupra apei din sol se disting următoarele
potențiale [17]:
– potențialul gravitațional, notat cu Φ g, corespunde forței gravitaționale;
– potențialul matricial, notat cu Φ m, coresounde forței de adsorbție și capilară;
– potențialul osmotic, notat Φ o, corespunde forței osmotice.
Potențialul total, Φ t, se obține prin însumarea potențialelor parțiale.
Forța cu care apa este atrasă și reținută de sol se numește forță de sucțiune sau sucțiune .
Referindu -se la presiunea sub care se află apa din sol, sucțiunea se exprimă în unități de
presiune: centimetri coloană de apă, mmHg, atmosfere, bari etc. Pentru exprimarea sucțiunii,
s-a pornit de la înălțimea (cm) coloanei de apă ce echiv alează forța cu care apa este reținută de
către sol. Măsurată în cm coloană de apă, sucțiunea variază între limite foarte largi (de la 1cm
până la 107cm). Deoarece este incomod a se lucra cu astfel de valori s -a introdus noțiunea de
pF (prin analogie cu ce a de pH), aceasta reprezentând logaritmul zecimal al valorii înălțimii în
centimetri a coloanei de apă. Sucțiunea exprimată în valori pF variază între 0 și 7.
Indicii hidrofizici
Indicii hidrofizici ai solului reprezintă anumite valori ale umidității din sol exprimate în
procente sau în unități pF, la care se înregistrează modificări sensibile ale mobilității și
accesibilității apei din sol.
Principalii indici hidrofizici sunt ilustrați în fig. 1.14.

39

Figura 1.14. Indici hidrofizici [20]
Capacitatea totală de apă (CT) reprezintă cantitatea maximă de apă din sol, atunci când
toți porii sunt umpluți. De obicei, solul nu conține apă până la saturație decât în anumite situații:
ploi abundente, exces de umiditate, irigații masive, iar plantele suferă din lipsă de aer.
Capacitatea de apă în câmp (CC) reprezintă cantitatea maximă de apă pe care solul o
poate reține în spațiile capilare pe o perioadă mai lungă de timp și este condiția optimă de
umiditate a unui sol.
Coeficientul de ofilire (CO) reprezintă l imita minimă de apă din sol la care plantele se
ofilesc ireversibil.
Capacitatea de apă utilă (CU) reprezintă apa existentă în sol între capacitatea de câmp
și coeficientul de ofilire, aceasta fiind practic preluată de către plante.
Coeficientul de higro scopicitate (CH) reprezintă cantitatea maximă de apă pe care o
probă de sol uscată la aer o poate reține la suprafața particulelor atunci când este așezată într -o
atmosferă saturată de vapori de apă. Valoarea acestui coeficient depinde de textură, conținut ul
de humus, de conținutul în diferite săruri și de natura cationilor din sol.
Permeabilitatea pentru apă reprezintă proprietatea solurilor de a lăsa apa să treacă. Ea
depinde în mod direct de porozitate, care la rândul ei este influențată de textură, str uctură, gradul
de afânare sau tasare.
1.3.5. Aerul din sol
Aerul din sol provine din cel atmosferic, dar spre deosebire de acesta care are o
compoziție stabilă, compoziția aerului din sol variază. Aerul din sol conține între 75,5 – 80 %
azot, 10 – 20 % ox igen, 0,2 – 3,5 % bioxid de carbon. Mai conține hidrogen sulfurat, metan și
este mai bogat în vapori de apă și amoniac decât cel atmosferic. Variații mai mari se
înregistrează în cazul oxigenului și bioxidului de carbon, legat de activitatea viețuitoarelor din
sol sau de regimul umidității.

40

Însușirile solului pentru aer
Permeabiliatea pentru aer reprezintă capacitatea solului de a permite mișcarea aerului.
Capacitatea pentru aer reprezintă cantitatea de aer corespunzătoare capacității pentru apă în
câmp.
Limita de aerație reprezintă umiditatea solului corespunzătoare unui conținut de aer de 10%.
Deficitul de aerație reprezintă procentul din excesul de umiditate care trece peste limita de
aerație (7% aer=3% deficit de aerație sau exces de umiditate) [20].
1.3.6. Proprietățile termice ale solurilor
Sunt influențate foarte mult de regimul aero -hidric al solului și cele mai importante sunt:
Capacitatea de absorbție
Doar 33% din radiația solară participă la încălzirea solului (40% se pierde în spațiu,
17% este absorbită de atmosferă, 10% este reflectată de sol). Capacitatea de absorbție reprezintă
însușirea solului de a reține radiația solară și reprezintă diferența d intre radiația totală ajunsă pe
sol și radiația reflectată de sol(albedou). Capacitatea de absorbție a solului este influențată de
culoare, expoziție, pantă, acoperirea cu vegetație, acoperirea cu zăpadă, anotimp [20].
Căldura specifică
Reprezintă cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura unui cm3 de sol cu
un grad. Este o rezultantă a căldurii specifice a componenților solului, solurile umede
încălzindu -se și răcindu -se mai greu decât cele uscate. De asemenea, solurile nisipoase se
încălzesc mai ușor decât cele argiloase.
Conductivitatea termică
Reprezintă capacitatea solului de a conduce căldura și este o rezultantă a conductivității
termice a componenților solului. Constituienții minerali au o conductivitate termică de 100 de
ori mai mare ca a aerului și de 28 de ori mai mare ca a apei.
1.3.7. Surse de poluare a solului
Pot fi clasificate după natura lor în: fizice, chimice, biologice, radioactive.
Poluarea fizică a solului se referă la înrăutățirea proprietăților fizice și fi zico-mecanice.

41
Poluarea chimică se realizează direct prin poluarea solului, cât și indirect prin
intermediul aerului și apei ce vin în contact cu solul. Factorii chimici de poluare provin din
activități industriale, agricole, de transport și gospodărești. Din activitățile industriale,
substanțele poluante sunt eliminate în gazele toxice nepurificate, în aerul atmosferic, după care
sedimentează pe sol, în apele uzate. Sursele de poluare din agricultură se rezumă la îngrășăminte
și pesticide (mult mai pericu loase decât îngrășămintele chimice). Activitățile de transport
realizează o poluare locală a solului din apropierea șoselelor prin substanțele poluante provenite
din arderea combustibililor în motoarele autovehiculelor. Din activitățile gospodărești solul
poate fi poluat prin depozitarea deșeurilor menajere rezultate din activitățile respective.
Poluarea biologică a solului se realizează prin apele reziduale, dejecțiile din fermele
zootehnice, reziduurile din abatoare, spitale, secrețiile și excrețiile pat ologice.
Poluarea radioactivă se realizează cu precădere în regiunile în care există surse de
poluanți radioactivi: exploatații miniere, depozite de deșeuri radioactive, unități de prelucrare a
minereurilor radioactive etc. Dintre radionuclizi, cei mai pe riculoși sunt cei cu timp mare de
înjumătățire:
Pu,U,Cs,Sr239 235 137 90 și care pot fi emiși de centralele atomo -electrice. Din sol
radionuclizii sunt concentrați în plante și animale în cantități foarte mari [6].
1.3.8. Tehnici de depoluare a solului
Deosebit de importantă pentru menținerea unui echilibru ecologic este capacitatea
solului de a forma un tampon împotriva diverșilor poluanți. Tehnicile de tratare a solului au ca
țintă distrugerea, eliminarea și imobilizarea poluanților.
Procedeele fizi ce constau în extragerea poluantului din mediul pe care îl contaminează.
Dintre procedeele fizice putem menționa [16]:
– ventilarea în situ – constă în a trimite în sol un flux de aer și de a aspira aerul încărcat cu gaze
poluante. Metoda se aplică la comp ușii suficient de volatili, pentru a putea fi extrași sub formă
gazoasă;
– încapsularea – procedeul constă în izolarea poluanților, în scopul de a preveni propagarea
continuă a acestora;
– solidificarea și stabilizarea – sunt procedee fizice și chimice ce nu tratează poluarea ci o
imobilizează. Solidificarea constă în amestecarea unui liant și a apei cu sol poluat în scopul de
a obține un material dur, foarte puțin permeabil și stabil în timp.
Procedeele termice se bazează pe utilizarea căldurii [16]:
– incinerarea – procedeul se bazează pe combustia aerobă (în prezența aerului), în cuptoare în
care temperaturile sunt ridicate (870÷12000C);

42
– desorbția termică – constă în aplicarea de căldură pentru a extrage prin volatilizare poluanții
volatili și semivo latili din solul excavat. Temperatura utilizată este mai mică decât cea necesară
incinerării.

1.4. POLUAREA RADIOACTIVĂ

Toți factorii de mediu (aerul, apa, solul) pot fi contaminați de către elementele poluării
radioactive, fiind astfel influențată nega tiv flora și fauna terestră. Sursele de radiații pot fi atât
naturale cât și artificiale. Principala proprietate a radiațiilor fiind cea de ionizare a materiei pe
care o străbate, s -a acceptat denumirea de radiații ionizante [6, 24, 25] .
Radioactivitatea este procesul natural și spontan prin care atomul instabil al unui
element chimic emite sau radiază energia avută în exces sub forma unei particule sau a unei
unde electromagnetice.
În raport cu sursa elementelor chimice radioactive, radioactivitatea poat e fi clasificată
în trei mari categorii [24, 25] :
– radioactivitate primară – a cărei sursă o reprezintă elementele chimice radioactive înglobate
în procesul de formare a Pământului, având o origine de natură geologică;
– radioactivitate cosmogonică – reprezentată de nuclizii apăruți în urma interacției radiației
cosmice cu atmosfera și suprafața terestră;
– radioactivitate artificială – reprezentată de radionuclizii produși artificial de către acțiunea
omului.
1.4.1. Descoperirea radioactivității – scurt istoric
În anul 1895 fizicianul german Conrad Röntgen, descoperea întâmplător razele X, pe
când efectua experimente cu raze catodice (fascicule de electroni) în tuburi vidate. La câteva
luni după descoperirea radiațiilor X, Henri Becquerel punând într-un sertar cristale de uraniu și
câteva plăci fotografice constată că uraniu a emis radiații care impresionează placa fotografică.
După doi ani, în anul 1898, soții Marie și Pierre Curie, descoperă radioactivitatea
toriului, iar la câteva luni descope ră Po (poloniul) și Ra (radiul), două elemente cu
radioactivitate mult mai mare decât cea a uraniului; radioactivitatea artificială va fi descoperită
în 1934 de Irene și Frederic Curie – fiica și ginerele primilor.

43
În anul 1899, fizicianul neozeelandez Er nest Rutherford, studiind radiațiile descoperite
de Bequerel, a observat că sunt formate din trei tipuri de particule, după cum erau deviate de
câmpul electric sau magnetic prin care treceau (fig. 1.15.) Natura radiațiilor fiind necunoscută
Bequerel le -a numit α, β și γ. Din comportarea radiațiilor în câmpuri electrice și magnetice, s -a
stabilit că particulele α sunt încărcate cu sarcină pozitivă, particulele β sunt încărcate cu sarcină
negativă, iar radiațiile γ nu au sarcină electrică.

Figura 1.15. Devierea particulelor α, β, γ în câmpuri electrice și magnetice
În 1911 Rutherford bombardând foițe foarte subțiri de aur cu particule α (nucleele de
He4
2
), constată că atomul nu concordă cu modelul propus de Thomson în anul 1904, conform
căruia atomul reprezintă o sferă pozitiv încărcată, de dimensiuni 10-10m, cu electroni suspendați
în interiorul său. Explicarea rezultatelor experimentale a condus la ideea introducerii unui miez
greu și încă rcat pozitiv numit nucleu atomic.
Totuși modelul lui Rutherford, numit și modelul planetar al atomului prezenta anumite
deficiențe. În modelul lui Rutherford electronii se mișcă în jurul nucleului și nu cad pe nucleu
deoarece forța electrostatică de atrac ție este egală cu forța centrifugă. Conform legilor
electrodinamicii orice sarcină electrică ce se mișcă accelerat emite unde electromagnetice, deci
energie. Electronul având o traiectorie circulară, are o accelerație (centripetă), și ar trebui să
emită en ergie, viteza sa ar scădea, la fel forța centrifugă care ar deveni mai mică decât forța
electrostatică; după un timp electronul ar trebui să cadă pe nucleu, atomii ar fi instabili, la fel
legăturile chimice, iar substanțele s -ar dezintegra, lucru ce nu se observă în practică.
În anul 1913, fizicianul danez Bohr introduce primul model de natura cuantică,
eliminând astfel deficiențele modelului lui Rutherford. Modelul lui Bohr este un model
semiclasic: traiectoria este bine determinată, putându -se preciza în orice moment poziția
Sursa
radioactiv ă
Sursa
radioacti vă

44
electronului (ca în fizica clasică), dar energia este cuantificată (contrar fizicii clasice). Modelul
dă rezultate bune pentru atomul de hidrogen și toți atomii hidrogenoizi (cu un singur electron):
He simplu ionizat, Li dublu ionizat etc.
În anul 1919, fizicianul englez Francis William Aston construiește primul spectrograf
de masă, invenție importantă ce a dus la descoperirea protonului și a izotopilor.
De la descoperirea nucleului în 1911 și până la înțelegerea structurii acestuia vor trece
mai bine de douăzeci de ani. În 1930 Bothe și Becker descoperă că la iradierea unor elemente
ușoare (Be, Li) cu particule α, este emisă în loc de protoni o radiație f oarte slab absorbită de
plumb. În 1932, soții Joliot -Curie stabilesc că noua radiație, la trecerea prin substanțe ușoare,
scoate din acestea nuclee de recul. Firesc era să se presupună că această radiație ar fi radiație γ.
Dar, pentru a fi în acord cu rezu ltatele experimentale referitoare la absorbția în plumb și
formarea nucleelor de recul, cuantele γ ar fi trebuit să aibă energie și impuls mai mari decât cele
ce ar putea apărea la iradierea nucleelor ușoare cu particule α. Ieșirea din impas o oferă tot în
anul 1932, fizicianul englez James Chadwick care, analizând cu ajutorul legilor conservării
energiei și impulsului experiențele de producere de către radiația în cauză a nucleelor de recul
de azot și hidrogen, ajunge la concluzia că această radiație repre zintă un flux de particule neutre,
de masă aproximativ egală cu masa protonului. Particula nou descoperită a fost numită neutron.
După descoperirea neutronului, Heisenberg formulează modelul structurii protono -neutronice
a nucleului atomic, model utilizat și astăzi.
În 1932, Carl Anderson descoperă pozitronul, particulă postulată în 1928 de către
fizicianul britanic Paul Dirac. În 1931, fizicianul austriac Wolfgang Pauli emite ipoteza
existenței neutrinului, care va fi pus în evidență experimental abia în 1953. Descoperirea
neutronului va deschide calea descoperirii fisiunii nucleare de către Otto Hahn în anul 1939 și
la numai trei ani fizicianul italian Enrico Fermi pune în funcțiune primul reactor nuclear
funcționând pe baza fenomenului de fisiune.
1.4.2 . Proprietățile nucleului
Atomul pe ansamblu este neutru electric. Sarcina negativă a electronilor este egală cu
sarcina pozitivă a nucleului. Nucleul este format din protoni și neutroni. Sarcina unui proton
este egală în modul cu sarcina electronului (
C 106,1e19−= – sarcina elementară). Numărul de
electroni ai atomului este egal cu numărul de protoni; acest număr se notează cu Z și se numește
număr atomic. Sarcina nucleului este
eZ . Protonii și neutronii se numesc nucleoni. N eutronii
sunt neutri din punct de vedere electric. Numărul de nucleoni se numește număr de masă și se
notează cu A. Numărul de neutroni din nucleu este A -Z. Un element chimic se simbolizează

45

XA
Z. Elementele chimice care au același Z și A diferit se numesc izotopi, iar cele cu același A
și Z diferit izobari.

Figura 1.16. Structura atomului
Dimensiunea atomului este de ordinul 10-10 m, iar cea a nucleului de 10-14 m [26].
Mărimea nucleului depinde de numărul de protoni și neutroni. Din cercetări experimentale s -a
stabilit o relație aproximativă de calculare a razei nucleului:

31
0A RR= (1.28)
unde
m 1045,1 R15
0− s-a obținut printr -o mediere făcută pe un număr mare de nuclee.
Nucleul este un sistem foarte stabil. Stabilitatea nucleului este asigurată de forțele
nucleare ce au următoarele caracteristici:
– sunt mult mai puternice d ecât forțele electrice;
– au rază scurtă de acțiune;
– nu depind de sarcina electrică manifestându -se cu aceeași intensitate în interacțiunile proton –
proton, neutron -neutron și proton -neutron;
– au caracter de saturație: fiecare nucleon interacționeză cu u n număr limitat de nucleoni vecini,
acest fapt explicând de ce nucleele foarte grele nu sunt stabile.
Energia de legătură a nucleului (W leg) reprezintă lucrul mecanic ce trebuie efectuat la
descompunerea unui nucleu în constituienții săi [26]:

()2
N2
n2
p leg c M c mZA c mZ W −−+= (1.29)
Unde: mp – masa protonului; m n – masa neutronului și M N – masa nucleului.
Dacă W leg>0 nucleul este stabil și nu se dezintegrează singur, iar dacă W leg<0 nucleul
este instabil și se dezintegrează eliberând energie.

46
Dacă nucleul X se descompune în particula a și nucleul Y: X → a + Y, energia de
legătură a particulei a în nucleul X este:

2
X2
Y2
a leg c m c m cm W −+= (1.30)
Dacă W leg>0 nucleul X este stabil față de această dezintegrare, iar dacă W leg<0 nucleul
este instabil.
Deoarece masele atomilor sunt foarte mici în raport cu kilogramul se folosește ca unitate
de măsură pentru acestea, unitatea atomică de masă (u), ca fiind a 12 -a parte din masa izotopului
de
C12 :
kg 1066,1u127−= . Exemple:
u16 m;u1 mO H  etc.

MeV5,931 cu12= (1.31)

J 106,1V1C 106,1 10 MeV113 19 6 − −== (1.32)
O mărime mai potrivită pentru studiul stabilități i nucleelor este energia de legătură pe
nucleon (B), ea reprezentând energia de legătură ce revine fiecărui nucleon în parte:

AW
Bleg= (1.33)

Figura 1.17. Variația energiei de legătură pe nucleon în funcție de numărul de masă A
Reprezentând grafic B=f(A) pentru toate elementele sistemului periodic, se observă că
cea mai mare stabilitate o au nucleele intermediare cu A cuprins între 40 și 140, energia de
legătură pe nucleon fiind maximă și în primă aproximație constantă, în jurul valorii de 8,5 MeV.
Nucleele cu A mai mic de 40 și A mai mare de 140 au o stabilitate mai mică. Totodată, unele
nuclee precum
O,C,Be,He16
812
68
44
2 , au o stabilitate mult mai mare decât nucleele apropiate.
Acest efect indică faptul că grupările de 4 nucle oni (2 protoni și 2 neutroni) sunt foarte stabile.

47
Nucleele tind spre o stabilitate mare, acest lucru realizându -se în mod diferit de la un
element la altul. Elementele ușoare tind să -și mărească numărul de nucleoni prin reacții de
fuziune, ca de exemplu:

n He HH1
04
23
12
1 +→+ (1.34)

Figura 1.18. Reacție de fuziune
Procesul nu se observă în mod spontan în condițiile naturale de pe Pământ din cauza
forțelor mari de respingere electrostatică dintre nucleele de deuteriu și tritiu. Procesele de
fuziune sunt posibile la temperaturi foarte ridicate, procesul producându -se în mod spontan în
Soare.
În cazul nucleelor grele stabilitatea crește prin dezintegrăr i α sau prin reacții de fisiune.
Prin fisiune nucleul greu se sparge în două nuclee intermediare plus 2 sau 3 neutroni,
degajându -se energie.
1.4.3. Radiațiile nucleare
Radiațiile nucleare sunt formate din particule nucleare în mișcare. Prin particulă s e
înțelege atât particulă elementară: proton (
p1
1 ), neutron (
n1
0 ), electron (e-), pozitron (e+),
foton(γ), cât și nuclee:
H2
1 ,
He4
2 etc.
Radioactivitatea α constă în emisia unei particule α de către un nucleu instabil N,
obținându -se un alt nucleu M:

+→−
−4
24A
2ZA
Z M N (1.35)
Procesele care apar prin dezintegrare pot fi studiate mai ușor dacă se urmărește procesul
invers, al fuzionării între nucleul M și particula α. Cele două nuclee, M și α, se găsesc inițial la
o distanță infinit de mare:
→r , unde r distan ța dintre nuclee.
În stare liberă nucleele au energia:

48

2 2
M M c m c m W W W +=+=   (1.36)
Prin apropierea lor apare o energie electrostatică de interacțiune, pozitivă, care se adună
la energia totală:

tică electrosta M W W W W ++= (1.37)
Unde:
0r4Q QWMtică electrosta = , QM>0 – sarcina nucleului M, Q α>0 – sarcina particulei α.
Dacă distanța dintre nuclee scade, energia potențială electrostatică crește. Aceasta
devine maximă când
+== R RRr M , unde R M – raza nucleului M, R α – raza particulei α,
adică atunci când M și α ajung în contact. Din acest moment încep să acțione ze forțele nucleare
de atracție. Energia potențială în câmpul forțelor nucleare de atracție este negativă, și mult mai
mare decât cea electrostatică. Se spune că nucleul format N se află într -o ”groapă de potențial ”.
Forțele de respingere electrostatică cr eează la limita razei de acțiune a forțelor nucleare „ o
barieră ” de energie potențială pozitivă care împiedică intrarea particulei α în nucleul M.
Înălțimea maximă a acestei bariere este dată de energia potențială electrostatică la distanța R:

R4eZ Z
R4Q QC2
M M
==  (1.38)
Nucleul N poate fi situat în diferite puncte ale gropii de potențial. Energia de legătură:

N M leg W W W W −+= (1.39)
Pentru
+W W W 0 WM N leg nucleul N este stabil:

Figura 1.19. Echilibru stabil
Dacă
0 Wleg nucleul este instabil. Bariera de potențial datorată forțelor
electrostatice de respingere acționează atât din exterior împiedicând fuzionarea, cât și din
interior împiedicând descompunerea. Pot exista situațiile: W
r
R C
WM+W α
WN

49

++C W W WM Nnucleul este într-o stare metastabilă:

Figura 1.20. Echilibru metastabil
Este cazul nucleelor grele. Ar trebui ca nucleele să nu se dezintegreze, fiind necesară o
energie externă pentru depășirea barierei. Se demonstrează în mecanica cuantică faptul că în
anumite condiții bariera poate fi străpunsă, fără a fi necesară depășirea ei ( efectul tunel ).
++ C W W WM N
nucleul este instabil și se dezintegrează:

Figura 1.21. Echilibru instabil
În concluzie, pentru producerea dezintegrării nu este suficient ca
0 Wleg . Bariera de
potențial acționează din interior și împiedică dezintegrarea. În urma dezintegrării nucleul M
poate fi la rândul său instabil. Într -un caz particular el poate emite un foton, devenind stabil.
Radiațiile β sunt alcătuite din electroni, numiți particule β-. Prin dezintegrare β-, Z crește
cu o unitate, iar A rămâne constant. Reacția de dezintegrare este:

e Y X0
1A
1ZA
Z −++→ (1.40)
Exemplu:
e Ac Ra0
1288
89288
88 −+→
WM+W α C
r
R W
WN
W
WN
C
WM+W α
R r
e particula0
1−−=−
eno antineutri 

50

Electronii emiși de nucleu nu intră în alcătuirea nucleului, ei apar în procesul
dezintegrării radioactive ca urmare a procesului de transformare a neutronilor în protoni.
Aplicând cele două legi de conservare (pentru energie și impuls), ar trebui ca în toate
dezintegrările β- electronii emiși să aibă aceeași energie. Măsurându -se experimental energiile
electronil or emiși s -a constatat că au o energie mai mică decât cea teoretică. Pentru respectarea
legii Pauli consideră că în dezintegrare se mai eliberează o particulă numită neutrin (ν), care
preia o parte din energie. La nivelul nucleului:

++→−~e p n0
11
11
0 (1.41)
Unde
~ – antineutrin, particulă cu masă foarte mică și fără sarcină electrică.
Este posibilă și dezintegrarea β+ (transformarea unui proton într -un neutron), însoțită de
emisia unui pozitron (β+ – antiparticula electronului):

++→+e n p0
11
01
1 (1.42)
Radioactivitatea γ constă în emisia din nucleu a unui foton cu energie mare. Emisia
radiației gama se produce, în urma unei dezintegrări α sau β, ca o consecință a faptului că
nucleul derivat (produs al dezintegrării), ia naștere în stare excitată, adică cu u n surplus de
energie în raport cu starea lui fundamentală. Acest prisos de energie este emis sub forma unuia
sau mai multor fotoni , nucleul excitat revenind în starea fundamentală de energie minimă [25].
Toate fenomenele de dezintegrare α, β se supun legii generale a dezintegrării
radioactive.
1.4.4. Legea dezintegrării radioactive
În cazul unui preparat radioactiv ce conține un număr N0 de nuclee se constată că, deși
toate nucleele sunt instabile și se pot dezintegra, nu se dezintegrează simultan toa te, ci există o
probabilitate de dezintegrare. Dezintegrarea nucleelor radioactive este un proces statistic.
Se notează cu τ timpul mediu de viață al unui nucleu radioactiv și reprezintă timpul
mediu după care un nucleu de un anumit tip se dezintegrează. Probabilitatea de dezintegrare în
unitatea de timp se notează cu λ și prin definiție este:

=1
1
SIs1−= (1.43)
λ se mai numește și constantă radioactivă și este o caracteristică a fiecărui tip de nucleu.

51
Numărul de nuclee rămase nedezintegrate după un timp t este:

t
0eNN−= – legea dezintegrării radioactive (1.44)
Reprezentând grafic N=f(t) se obține graficul din figura 1.22.
Pentru
0NN 0t ==
Pentru
0 N t →→

Figura 1.22. Variația în timp a numărului de nuclee radioactive
Teoretic, toate nucleele se dezintegrează după un timp infinit de lung. Se introduce
noțiunea de timp de înjumătățire (notat cu T 1/2), ca fiind timpul după care numărul nucleelor
radioactive scade la jumătate. Pentru:
−=− ====−− −eln T 2ln ln e 2 eN2N
2NN Tt2121T 1 21T
00 021

==693,02lnT21 (1.45)
Timpul de înjumătățire depinde de natura substanței, variind de la câteva fracțiuni de
secundă la miliarde de ani. Valoarea lui T 1/2 nu depind e de momentul inițial considerat.
Tabelul 1.8. Exemple de perioade de înjumătățire

t N
N0/2 N0
T1/2

52
Se numește activitate radioactivă și se notează cu Λ, numărul de nuclee ce se
dezintegrează în unitatea de timp:

N= (1.46)

0 0 N= – reprezintă activitatea inițială (1.47)

t
0t
0 e eNN− −== – legea dezintegrării radioactive (1.48)

 ) Bequerel(Bq1segrareintdez1SI= =
1.4.5. Sursele de radiații
Principalele surse de radiații sunt [27]:
a) Instalațiile Röntgen – furnizează radiații Röntgen (de frânare) prin frânarea electronilor, în
prealabil accelerați, într -o țintă de material greu. Frecvența maximă a fotonilor obținuți este
dată de relația:

Ue hmax= (1.49)
unde U este tensiunea de accelerare a electronilor.
b) Acceleratorii de particule – sunt surse de radiații foarte intense, care dau particule
monoenergetice. În acceleratori, particulele încărcate electric sunt accelerate cu ajutorul unor
câmpuri electrice.
c) Sursele radioactive naturale și artificiale
d) Reacțiile nucleare – procese de interacțiune mijlocite de forț e nucleare, dintre o particulă a
și un nucleu X, din care rezultă o particulă b și un nucleu Y:

Yb Xa+→+ (1.50)
Într-o reacție nu cleară se conservă: energia, impulsul, sarcina electrică, numărul de
nucleoni.
e) Fisiunea nucleară – poate fi spontană sau stimulată. Reacția stimulată a fost descoperită de
O. Hahn și F. Strasmann în 1939. Un neutron lent sau termic lovește un nucleu de uraniu
()U235
92
se formează un nucleu compus, iar acesta se desface în două nuclee intermediare (bariu și
kripton) și 2 sau 3 neutroni:

53

Figura 1.23. Reacția de fisiune stimulată
Produșii de reacție Ba și Kr având un surplus de electroni sunt instabili și de aceea suferă
alte dezintegrări, deci sunt produse radioactive. La fiecare reacție se degajă o energie de
aproximativ 200MeV.
f) Radiațiile cosmice – formate din radiații cosmice primare și radiații cosmice secundare. Cele
primare își a u originea în afara atmosferei Pământului și sunt formate din protoni, helioni și
nuclee grele cu energii cuprinse între 103 și 1011 MeV. Aceste particule cu asemenea energii
enorme interacționează cu atomii elementelor din atmosferă și formează radiațiile cosmice
secundare: protoni secundari, neutroni, mezoni π și mezoni K.
Compoziția fondului cosmic este caracterizată de prezența a doi factori: componenta
dură , formată din mezoni μ (miuoni), având o putere de penetrație a 1000 m de apă și
componenta moa le, alcătuită din electroni și fotoni, având o putere de penetrație mult mai slabă
și care este ușor absorbită [28].
1.4.6. Interacțiunea radiației cu substanța
Datorită diferitelor fenomene de interacțiune ale radiațiilor cu substanța, un fascicul de
particule (fotoni sau particule cu masă de repaus) se atenuează din ce în ce mai mult pe măsură
ce pătrunde în substanță. Atenuarea fasciculului de radiație se datorează faptului că particulele
dispar din fascicul prin două tipuri de procese:
– procese de îm prăștiere – împrăștierea are loc în urma ciocnirilor elastice și neelastice,
împărțindu -se astfel în împrăștiere elastică și neelastică;
– procese de absorbție.
Efectele ce apar depind de natura radiațiilor.

54
1. Interacțiunea particulelor încărcate electric.
Din această categorie fac parte: electroni, protoni, particule α și nuclee. Poate avea loc:
– excitarea, constând în trecerea atomilor pe nivele energetice superioare, de unde revin
prin emisia de fotoni;
– ionizarea, constă în smulgerea elect ronilor din atom.
După fiecare proces de interacțiune energia particulelor scade și în final ele se opresc în
substanță. Mărimile ce caracterizează ionizarea și excitarea produsă de particulele încărcate cu
sarcină electrică sunt [29]:
– pierderea de ene rgie pe unitatea de lungime –
dxdE(puterea de stopare);
– parcursul R – distanța străbătută de particulă prin substanță.
Mărimea parcursului depinde de natura mediului și de sarcina și energia cinetică a
particulei.
2. Interacțiunea p articulelor neutre.
A. Interacțiunea fotonilor
Principalele efecte care apar la interacțiunea radiațiilor γ cu substanța sunt: efectul
fotoelectric, efectul Compton și formarea de perechi particulă -antiparticulă [30].
Efectul fotoelectric constă în absorbirea fotonului de către atom, acesta ionizându -se.
Electronul smuls din atom, numit fotoelectron, poate fi scos de pe orice pătură electronică.
Energia cinetică a fotoelectronului este:

leg cin W h E −= (1.51)
unde hν este energia fotonului incident, iar W leg este energia de legătură a electronului în atom.
Efectul se produce numai dacă hν>W leg.
Efectul Compton constă în îm prăștierea fotonilor pe electroni liberi și în apariția unor
radiații cu o lungime de undă mai mare decât lungimea inițială. În acest proces de interacțiune
un foton de energie hν i, după ce pune în mișcare un electron (numit electron de recul sau
electron Compton), se împrăștie cu o energie mai mică, hν f. În figura 1.24. este ilustrat acest
efect, arătându -se impulsurile înainte și după ciocnire.

55

Figura 1.24. Efectul Compton
Formarea de perechi este procesul de interacțiune dintre un foton γ și câmpu l generat
de nucleu, având ca rezultat generarea unui electron și a unui pozitron. Pentru ca procesul să
fie posibil, fotonul trebuie să transporte o energie mai mare decât suma energiilor de repaus ale
electronului și pozitronului, adică o energie mai mar e decât 1,02 MeV.
În cazul radiațiilor γ nu se mai poate vorbi de un parcurs liber în mediu, puterea de
penetrare a acestora fiind foarte mare. În figura 1.25. este ilustrată puterea de penetrare a
acestora comparativ cu cea a radiațiilor alfa și beta.

Figura 1.25. Puterea de penetrare a radiațiilor
Radiațiile alfa au putere mică de pătrundere și putere mare de ionizare; cele beta au o
putere mai mare de pătrundere și o mai mică putere de ionizare; radiațiile gamma au cea mai
mare putere de pătrundere și cea mai mică putere de ionizare, au energie mare și pot produce
vătămări serioase țesuturilor vii.
În cazul radiațiilor gamma atenuarea are un caracter net exponențial, depinzând de
grosimea stratului de substanță străbătută conform relației:

56

x
0eII−= (1.52)
Unde: I0 – intensitatea radiației incidente;
I – intensitatea radiației după parcurgerea distanței x prin materi al;
μ – coeficient de atenuare liniară și este inversul grosimii pentru care intensitatea
fasciculului se reduce de e ori. Pentru x=1/μ, relația (1.52) devine: I=I 0/e.
Se definește distanța de înjumătățire x 1/2, ca fiind distanța după care intensitatea scade
la jumătate:

== ==−− − 2lnx x 2ln ln e 2 eI2I
21 2121x 1 21x
00 (1.53)
B. Interacțiunea neutronilor
Lipsa sarcinii electrice face ca neutronul să nu interacționeze prin forțe coulombiene cu
electronii sau cu nucleele atomice, astfel încât neutronii se pot apropia de nucleele atomice la
orice distanță. Se pot produce ciocniri elastice, caz în care vorbim de împrăștierea sau difuzia
neutronilor, sau procese inelastice, caz în care au loc reacții nucleare, neutronii fiind absorbiți.
În sistemele biologice, neutronii sunt captați mai ales de către nucleele de
H1
1 și
N14
7 :

+→+ H nH2
11
01
1 (1.54)

pC nN1
114
61
014
7 +→+ (1.55)
Legea de atenuare a neutronilor este analoagă cu legea de atenuare a fotonilor, însă,
coeficientul de atenuare liniară al fotonilor, este înlocuit cu probabilitatea de captură a
neutronilor de către nuclee pe unitatea de parcur s [26]. Cunoașterea proceselor de captură a
neutronilor este utilă în protejarea de fascicule de neutroni. Materialele cu probabilitate mare
de captură sunt
B10
5 și
Cd113
48 , aceste materiale fiind utilizate în confecționarea barelor de
control din reactoarele nucleare. Reacțiile care au loc sunt:

Li He nB7
34
21
010
5 +→+ (1.56)

+→+ Cd n Cd114
481
0113
48 (1.57)

57
Probabilitatea de captură a neutronilor este mare când viteza lor este mică. Procesul de
încetinire sporește probabilitatea de captură a neutronilor. Înceti nirea neutronilor se face cu
ajutorul substanțelor moderatoare precum apa, apa grea, parafina, grafitul.
1.4.7. Efectele biologice ale radiațiilor
În substanța vie, iradierea conduce la modificări chimice. În țesut, modificările chimice
au efecte care nu apar în substanța lipsită de viață. Fiecare celulă din țesut are un anumit rol, iar
modificările chimice ce apar într -o celulă vie duc la distrugerea parțială sau totală. O asemenea
celulă nu -și mai poate îndeplini funcția, iar țesutul respectiv este supus unor perturbații
funcționale. Acestea reprezintă efectele biologice ale radiațiilor.
Efectele biologice apar cu întârziere, care poate fi de câteva zile, câțiva ani sau chiar
mai mult. Dacă modificările au loc asupra celulelor ce se transmit de la indivi d la individ, atunci
apar modificări biologice la generațiile de urmași ( efecte genetice ).
Radiațiile nucleare acționează asupra țesuturilor organismului pe trei căi:
– prin acțiune directă , când efectul biologic se datorează distrugerii celului prin ionizarea
atomilor din celula respectivă, în această acțiune lispind orice factor intermediar. Acțiunea
directă nu depinde de temperatură, pH -ul respectiv sau compoziția chimică a mediului
înconjurător;
– prin acțiune indirectă , când radiațiile nucleare io nizează apa iar radicalii formați acționează
asupra diverselor molecule din substanța vie. Procesele chimice, spre deosebire de cazul acțiunii
directe, sunt în această situație influențate de condițiile de mediu (pH -ul intracelular, de
exemplu), și pot fi diminuate prin utilizarea unor substanțe chimice, care introduse în țesut
reacționează cu radicalii ionizați, micșorând astfel acțiunea radiațiilor;
– prin acțiune la distanță , când se produc efecte biologice ale organelor neiradiate, dacă în
organismul re spectiv s -au iradiat alte organe sau țesuturi.
Efectele biologice pot fi clasificate în două categorii:
– efecte stocastice , ce sunt caracterizate de o relație probabilistică doză -efect. După ce populația
este expusă iradierii, efectele stocastice apar do ar la anumiți indivizi, aparent aleator. Pentru
aceste efecte nu există o doză -prag, efectele putând să apară și la doze foarte mici, iar severitatea
efectului este independentă de doză;

58
– efecte nestocastice (deterministice) , ce sunt caracterizate de o re lație de cauzalitate
determinată între doză și efect. Efectele se produc când doza încasată depășește o valoare de
prag. Severitatea efectului este dependentă de doză.
Efectele somatice sunt efectele resimțite la nivelul organismului iradiat, în funcție de
localizare putând exista [28]:
– efecte asupra pielii : la expuneri moderate pielea se înroșește, la expuneri mai mari devine
lucioasă și iritabilă, iar la expuneri foarte mari au loc arsuri. Sursele iradierii pielii sunt
constituite de radiațiile γ emis e de la distanță sau materialele radioactive depuse pe piele sau pe
îmbrăcăminte;
– efecte asupra sângelui : se concretizează în scăderea numărului leucocitelor, existând
consecințe grave asupra răspunsului imunitar al organismului. Sursa iradierii este rep rezentată
de substanțele radioactive ingerate sau ingurgitate de subiect;
– efecte asupra oaselor : manifestate prin necroza acestora. Distrugerea țesutului osos are
consecințe extrem de negative, întrucât măduva osoasă este responsabilă de multiplicarea
hematiilor și leucocitelor. Suferința provocată de distrugerea măduvei osoase este principala
cauză a așa -zisei ”boli a radiațiilor” și poate conduce la moartea persoanei. Sursele iradierii
oaselor pot fi elementele alfa -radioactive care se fixează în struct ura moleculară a acestora
datorită proprietăților chimice asemănătoare cu acelea ale calciului (radiu, stronțiu);
– efectul cancerigen : acțiunea îndelungată a radiațiilor asupra unui țesut poate provoca
cancerizarea acestuia și apariția neoplasmelor;
– căderea părului : este de asemenea un efect pe care îl poate provoca expunerea prelungită la
radiații;
– efecte asupra organelor genitale : constau în micșorarea fertilității sau chiar instalarea
sterilității. Aceste efecte pot fi uneori reversibile în timp.
Efectele somatice și genetice sunt considerate efecte stocastice pentru valori ale dozei
încasate cuprinse în șirul de valori luate în considerare în normele protecției la radiație.
Organismul uman este iradiat atât extern de aerul din jurul său, de depu nerile radioactive
de pe sol etc., cât și intern prin ingerarea apei și a alimentelor contaminate, inhalarea aerului.
1.4.8. Măsurarea efectelor biologice
De la o radiație la alta, diferă raportul dintre efectul biologic obținut și cantitatea de
energie t ransferată țesutului, adică efectivitatea biologică a radiației. Este demonstrat faptul

59
că radiațiile cu putere de ionizare mare au efecte biologice mai intense, la aceeași valoare a
energiei transferate țesutului, decât cele cu putere de ionizare mică. D e exemplu, pe un același
organ efectul iradierii cu particule α este mult mai important decât cu radiațiii γ. Totodată,
radiațiile cu putere de ionizare mică (fotonii și neutronii), au efectivitate diferită, astfel încât
neutronii pot produce un efect leta l printr -o iradiere de 5 ori mai slabă energetic decât cea cu γ.
Efectivitatea biologică relativă a unei radiații față de țesutul normal se definește prin
raportul între energia absorbită de țesut la iradierea cu radiația standard și energia absorbită de
țesut, la iradierea cu acea radiație care produce același efect biologic, calitativ și cantitativ, în
țesutul normal, în aceleași condiții de stare inițială [27].
Efectivitatea biologică relativă se notează cu η, se măsoară în rem, iar în tabelul 1.9.
sunt date câteva valori medii ale acesteia.
Tabelul 1.9. Efectivitatea biologică relativă a radiațiilor nucleare [27, 31]
Radiațiile nucleare η
Radiații γ, X și electroni 1
Neutroni termici 5
Neutroni rapizi, protoni 10
Particule α (helioni) 20
Măsurarea și caracterizarea cantitativă a efectului radiațiilor asupra unui organism viu
nu este o sarcină ușoară întrucât:
– nu există două organisme identice ca structură și ca răspuns la stimuli externi;
– modificările aduse de radiații în organism în general nu sunt conștientizate de subiectul
investigației, deoarece radiațiile nu reprezintă stimuli pentru organele de simț;
– în cazul dozelor mici efectul biologic al radiațiilor se poate manifesta după intervale
lungi și chiar foarte lungi de timp.
În aceste condiții, efectul biologic al radiațiilor trebuie înțeles doar ca o mărime
statistică, referitoare la o medie efectuată pe ansamblul unei populații sau al unui segment de
populație. Totodată, efectele biologice se pot însuma în timp, iar în acel ași timp organismele
vii au o capacitate de regenerare ce poate elimina după un anumit timp unele din consecințele
imediate ale iradierii.
De-a lungul timpului s -au dezvoltat două sisteme pentru măsurarea efectelor biologice:

60
1. Sistemul röntgenologic folosit pentru evaluarea efectelor biologice produse de radiațiile X
și γ până la 3MeV (peste această valoare apare procesul de interacțiune a fotonilor cu nucleul
și ionizarea nu mai reprezintă o măsură a efectelor biologice produse). Sistemul se bazează pe
măsurarea ionizării în aer. Mărimea fundamentală a sistemului röntgenologic este doza iar
unitatea fundamentală este röntgenul .
2. Sistemul radiobiologic folosit pentru evaluarea efectelor biologice produse de oricare din
radiațiile electromagnetice și cor pusculare. Acest sistem se bazează pe măsurarea energiei
absorbite în țesut și pe adoptarea unor valori pentru efectivitatea biologică relativă a diferitelor
radiații nucleare. Mărimea fundamentală a sistemului radiobiologic este doza biologică , iar
unitat ea fundamentală este remul .
În sistemul radiobiologic se folosesc trei tipuri de mărimi:
– o mărime fizică obiectivă ( doza absorbită ), ce caracterizează absorbția energiei în țesut și este
deci legată de efectul biologic al radiațiilor;
– un parametru spectral ce permite să se încadreze în sistem orice radiație corpusculară sau
electromagnetică penetrantă pe baza unei efectivități biologice determinată de valoarea
parametrului spectral;
– o mărime biofizică fundamentală ( doza biologică ) care este legată de mărimea fizică prin
efectivitatea biologică relativă.
Doza absorbită D este energia cedată de radiația ionizantă unității de masă a substanței
prin care trece:

mWD= (1.58)
Unitatea de măsură pentru doza absorbită în Sistemul Internațional este:

 ) Gray(Gy1kgJ1 DSI== (1.59)
O unitate de măsură tolerată este rad -ul, relația dintre cele două unități fiind:
1 Gy = 100 rad (1.60)
Doza biologică B măsoară efectul real al radiațiilor asupra sistemelor biologice și este
legată de doza absorbită prin relația:

D B= (1.61)

61

 ) Sievert(Sv1 BSI= (1.62)
O unitate tolerată este rem -ul (röntgen equivalent man): 1 Sv= 100 rem (1.63)
Dacă radiația incidentă este alcătuită din radiații diferite ca energie sau natură fizică,
doza biologică se obține prin însumarea dozelor biolog ice ale fiecărei componente a radiației
în parte:

j
jjD B= (1.64)
Doza biologică pentru care nu se observă efecte biologice asupra organismului pe tot
timpul vieții se numește doză biologică maximă admisă.
Debitul dozei biologice b este raportul dintre doza biologică B și timpul t de iradiere:

tBb= și se măsoară în rem/s sau rem/h.
1.4.9. Detectori de radiații
Detectorii de radiații numiți și dozimetre sunt dispozitive folosite la măsurarea
radiațiilor. Măsurătorile se referă la intensitatea radiațiilor (numărul de particule ce trec
printr -o suprafață în unitatea de timp) sau la energia acestora. Măsurarea are la bază unul din
efectele radiațiilor: excitare, ionizare, reacții nucleare.
Orice detector este format din:
– detectorul propriu -zis: este o incintă în care radiațiile produc un efect specific;
– sistemul de alimentare cu energie electrică;
– sistem ul de numărare.
Detectori bazați pe fenomenul de ionizare în gaz
1. Camera de ionizare
Este o incintă prevăzută cu doi electrozi legați la o sursă. Radiațiile trec prin spațiul
dintre electrozi și produc ionizarea gazului. Datorită tensiunii aplicate, ion ii pozitivi și electronii
rezultați din ionizare se deplasează spre electrozi, determinând apariția unui curent electric (a
unui puls). Mărimea pulsului depinde de energia radiației și de tensiunea aplicată. Numărul de
ionizări este proporțional cu energia radiației. Se pot determina atât intensitatea radiației, cât și
energia acesteia. Curentul obținut în camera de ionizare este mic.

62

Figura 1.26. Schema de principiu a unei camere de ionizare
2. Contorul Geiger -Müller
Este alcătuit din doi electrozi introduși într -un tub de sticlă sau de metal. Tubul conține
un gaz nobil la presiune joasă. Anodul este un fir metalic foarte subțire, dispus pe axul unui
cilindru care constituie catodul. Catodul poate fi un strat conductor depus pe peretele interior al
tubului de sticlă, iar dacă tubul exterior este metalic, va servi chiar el drept catod. Între cei doi
electrozi se aplică o diferență de potențial.
Figura 1.27. Schema de principiu a unui contor Geiger -Müller
În regiunea din jurul firului central se obține un câmp electric intens în care electronii
sunt accelerați puternic și în deplasarea lor spre anod produc ionizări în avalanșă. La trecerea
radiației prin volumul contorului, are loc excitarea și ionizarea moleculelor gazului.
În funcție de natura radiației incidente, ionizarea se poate face direct (cazul particulelor
cu sarcină electrică), sau indirect prin intermediul electronilor smulși din peretele contorului de
radiațiile X și γ, respectiv al unei particule încărcate rezultate dintr -o reacție nucleară produsă
de neutroni.
Ionii și electronii formați, dacă sunt accelerați în câmp electric, pot produce la rândul
lor ionizări secundare. Caracterul descărcării interioare depinde de tensiunea aplicată pe contor.
Sarcinile electrice apărute în urm a trecerii unei particule sunt colectate și provoacă
variația într -un timp scurt a tensiunii aplicate pe contor, deci un puls de tensiune ce apare la
bornele contorului fiind apoi transmis prin condensator la instalația de numărare.

63
În cazul contorului Ge iger-Müller apare multiplicarea în gaz a sarcinilor prin ionizări
secundare, adică descărcarea în avalanșă. Funcționarea contorului se bazează pe existența unui
câmp electric de intensitate mare, astfel încât descărcarea în avalanșă se intensifică și este
însoțită de avalanșe secundare. Pulsurile de tensiune ce apar au amplitudine mare și pot fi
numărate direct fără amplificare prealabilă. Detectorul măsoară doar intensitatea radiației.
Detectori cu scintilație
3. Fotomultiplicatorul
Fenomenul aplicat este apariția scintilațiilor în cristale anorganice sau substanțe
organice la trecerea unei particule încărcate.
La baza construcției unui scintilator stă fenomenul de fluorescență, ce constă în
schimbul de energie dintre particulele nucleare și materialul sc intilatorului. Lumina produsă de
scintilator este transportată la fotomultiplicator. Acesta este un dispozitiv ce transformă un
semnal luminos într -un semnal electric. Este constituit dintr -un tub de sticlă vidat în interiorul
căruia se găsesc: un fotocato d, ansamblu de dinode, divizor de tensiune și un anod.
Figura 1.28. Schema de principiu a unui detector cu scintilație
Fotonii apăruți în scintilator cad pe fotocatod de unde smulg electroni prin efect
fotoelectric. Fotoelectronii emiși sunt accelerați ș i multiplicați de un sistem de dinode, ajungând
la anod și producând un curent electric măsurabil.
Amplitudinea pulsului de tensiune obținut cu ajutorul fotomultiplicatorului este
proporțională cu numărul de scintilații produse de particula încărcată la trecerea prin cristal,
deci cu energia acesteia. Detectorul servește așadar, atât la măsurarea energiei cât și a
intensității radiației.
4. Detectori cu semiconductori
Au la bază interacțiunea radiației nucleare cu semiconductorul, interacțiune care
generează electroni în banda de conducție și goluri în banda de valență, ce vor fi colectați și
transformați în semnal ca urmare a scăderii rezistivității joncțiunii.

64

Figura 1.29. Schema de principiu a unui detector cu semiconductor
În funcție de numărul de perechi de sarcină formate, care depind de energia radiației,
vor exista intensități diferite ale impulsurilor înregistrate. Prin aplicarea unei diferențe de
potențial, purtătorii de sarcină colectați vor forma un puls a cărui amplitudine este p roporțională
cu energia particulelor nucleare înregistrate. Datorită rezoluției energetice foarte bune,
detectorii cu semiconductori înlocuiesc treptat ceilalți detectori în cercetările de fizică nucleară .
1.4.10. Aplicații ale radiațiilor nucleare
De cel e mai multe ori atunci când se vorbește despre radiații nucleare apare sentimentul
de teamă. Cu toții am auzit despre consecințele dezastruoase ale atacului cu arme atomice
asupra orașelor Hiroshima și Nagasaki. Pericolele tehnologiei nucleare sunt adesea menționate
în media. Cu toate acestea radiațiile nucleare au o paletă largă de aplicații utilizate în scopuri
benefice.
Există trei posibilități principale de aplicație practică a radioactivității [24]:
– utilizarea nuclizilor radioactivi ca ”trasori”, în fizică, chimie, tehnică, medicină, biologie;
– utilizarea nuclizilor radioactivi ca surse de radiație în radiochimie, radiobiologie, radiologie
și radioterapie, defectoscopie, metrologie, automatizări etc.;
– utilizarea fenomenelor radioactive pentru m ăsurarea timpului în cosmologie, arheologie,
geologie etc.
Spre exemplu metoda trasorilor radioactivi are importante aplicații în domeniul
diagnosticului medical. De pildă, se controlează funcționarea sistemului circular, prin injectarea
unei soluții fizi ologice de NaCl marcată cu
Na24 . Se poate stabili în acest mod locul
strangulației și unde trebuie făcută intervenția chirurgicală.
Radioiodul
I131 este foarte mult folosit pentru studiul fiziologic al glandei tiroide.
Bolnavul primește un medicament care conține iod marcat. Din stomac, iodul intră în circulația

65
sângelui și este absorbit în majoritate în glanda tiroidă. Absorbția iodului radioactiv este
proporțională cu producția de tiroxină a glandei și în consecință ea este o măsură a activității
fiziologice a glandei.
Țesuturile bolnave, în particular tumorile, absorb fosforul în proporție de 5 până la 100
de ori mai mult decât țesuturile normale. Pe acest fapt se bazează utilizarea radiofosforului
P33
pentru determinarea întinderii tumorilor cerebrale. Așezarea și întinderea tumorii poate fi
examinată cu ajutorul unor contori Geiger -Müller speciali, de doar 3 mm diametru, introduși
în cutia craniană în cursul operației.
Neurochirurgia utilizeaz ă radiațiile nucleare la părțile cele mai adânci ale creierului,
acolo unde metodele chirurgicale obișnuite riscă să lezeze centre vitale. Pentru aceasta se
folosește aur radioactiv (izotopul
Au198
79 cu timpul de înjumătățire circa 2,7 zile), care sub forma
unor fire de 1 mm diametru și 0,5 -2 mm lungime este introdus cu ajutorul unui trocar în
tumoare. Radiația beta de energie mare (circa 1MeV) a aurului radioactiv distruge țesutul
bolnav într -un volum sferic de câțiva mm diametru și nu atacă în mod inutil regiunile sănătoase.
Aurul radioactiv se dezactivează practic complet în decurs de 15 -20 zile, după care prezența
lui mai departe în creier nu prezintă nici un inconvenient.
Alte exemple de aplicații medicale ale radioactivității sunt trata rea cancerului pielii cu
radiația beta a fosforului -32, tratarea unor boli ale sângelui (leucemia cronică) cu fosfor -32 etc.
Ca surse de radiații pentru tratamentul cancerului și al bolilor înrudite se folosesc
deseori izotopi produși artificial. Unul din tre cei folosiți în mod obișnuit este un izotop al
cobaltului,
Co60 . Acesta se obține prin bombardarea izotopului stabil
Co59 cu neutroni,
într-un reactor nuclear [32].
Radiația X este utilizată de multă vreme în d efectoscopia industrială, pentru controlul
pieselor turnate și al sudurilor. Defectoscopia prin raze gama prezintă avantajul că nu necesită
instalațiile voluminoase ale unui defectoscop cu raze X, legate de existența unei rețele electrice
de forță și poate fi deci utilizată oriunde. Totodată, ea prezenta dezavantajul că nu putea fi
efectuată decât cu preparate de radiu, foarte costisitoare, și deci la îndemâna doar a
întreprinderilor mari. Azi, acest dezavantaj a dispărut, de când radioactivitatea artificia lă pune
la dispoziție surse puternice de raze gama de energii foarte variate, la un preț relativ scăzut.
Fenomenele radioactive permit atacarea unor probleme importante ale științei care se
ocupă de formarea globului terestru, de trecutul lui geologic, de distribuția elementelor chimice
etc. Pot fi menționate aici: determinarea vârstei absolute a elementelor, mineralelor și rocilor

66
prin studiul constituției izotopice a plumburilor radiogene, determinarea vârstei straturilor
geologice tinere prin conținutul lor de radiocarbon, evaluarea vârstei meteoriților prin
conținutul lor în
He3 , rolul potasiului -40 în regimul termic al globului etc. [24].
O interesantă aplicație a radioctivității este datarea probelor arheologice și geologice
prin măsurarea concentrației de izotopi radioactivi. Cel mai cunoscut exemplu este datarea cu
ajutorul carbonului
()C14 , un izotop nestabil, ce este p rodus în atmosferă de reacțiile nucleare
provocate de bombardamentul razelor cosmice, și în atmosferă există o mică proporție de
C14
în CO 2. Plantele care obțin carbonul necesar din această sursă conțin aceeași proporție de
C14
ca și atmosfera, dar atunci când o plantă moare, ea încetează de a mai acumula carbon, iar atomii
de
C14 pe care îi avea se dezintegrează cu timpul de înjumătățire de 5568 ani. Astfel, măsurând
proporția de
C14 în resturi, se poate afla cu cât timp înainte a murit organsimul respectiv. O
dificultate a datării cu carbon este variația în intervale mari de timp a concentrației de
C14 în
atmosferă [32].
Toate aceste exemplificări reprezintă o mi că parte din multitudimea de aplicații ale
radiațiilor nucleare.

1.5. POLUAREA SONORĂ

Poluarea fonică (sonoră) este pe locul trei în ierarhia celor mai periculoase tipuri de
poluare a mediului, ea fiind precedată de poluarea aerului și poluarea apei.
În condițiile civilizației contemporane, omul trăiește într -o continuă ambianță sonoră.
Pretutindeni, pe stradă, la locul de muncă, acasă, el este însoțit de un cortegiu de zgomote și
vibrații de cele mai diferite intensități și având efecte mai mult sau m ai puțin agresive asupra
confortului și sănătății sale.
1.5.1. Caracteristicile sunetelor
Vibrațiile mecanice ce se propagă sub formă de unde și provoacă senzații percepute de
ureche se numesc unde sonore sau sunete .
Vibrația se repetă la intervale de t imp egale, adică este periodică. Durata celui mai mic
interval de timp după care vibrația se repetă se numește perioadă (T) :
 s1 TSI= (secunda).
Frecvența unei vibrații este inversul perioadei:

T1= (1.65)
Unitatea de măsură pentru frecvență este:

67

) Hertz(Hz1s1
T1
SISI=== (1.66)
După frecvență vibrațiile se clasifică în:
– infrasunete : ν<16Hz;
– sunete :
Hz 20000 Hz16 ;
– ultrasunete : ν>20000Hz.
Pentru fiecare frecvență în funcție de intensitatea sonoră există o limită inferioară, sub
care vibrația nu mai poate produce senzație auditivă, numită prag de audibilitate și o limită
superioară numită prag de senzație dureroasă care, dacă este depășită, produce senzați a de
durere. Pentru sunetul normal de 1000Hz intensitatea este cuprinsă între 10-12W/m2 și 102W/m2.
Sunetele sunt rezultatul vibrațiilor unui mediu elastic. Modul de producere al sunetelor
este similar cu cel al undelor elastice: un corp aflat în mișcare oscilatorie, supus acțiunii unei
forțe exterioare, produce o perturbație locală a mediului. Această perturbație se transmite prin
comprimări și dilatări succesive ale particulelor mediului, sub formă de undă elastică.
Particulele mediului execută o mișcare oscilatorie în jurul poziției de echilibru, iar perturbația
este cea care se transmite din aproape în aproape până ce este percepută de organul auditiv.

Figura 1.30. Propagarea sunetului
Orice vibrație poate fi descompusă într -o sumă de vibrații sin usoidale de frecvențe ν,
2ν, 3ν … ș.a.m.d. Frecvența cea mai joasă, ν, este frecvența sunetului fundamental. Sunetele ce
au frecvența un multiplu întreg al frecvenței sunetului fundamental se numesc armonice .
Sunetele se deosebesc între ele prin înălțim e, timbru și intensitate , caracteristici numite
calitățile sunetului .
Înălțimea – este determinată de frecvență. Sunetele cu frecvență mare sunt mai
”ascuțite”, sau mai ”înalte”, iar cele cu frecvență mică mai ”grave”.
Timbrul – deosebește între ele sun etele de aceeași înălțime și de aceeași intensitate.
Depinde de numărul, intensitatea și frecvența armonicelor ce însoțesc sunetul fundamental.

68
Intensitatea (sau tăria sunetului) într -un anumit punct din spațiu este dată de energia pe
care o transportă un da sonoră în unitatea de timp prin unitatea de suprafață așezată în acel punct,
perpendicular pe direcția de propagare [33]:

SP
tW
S1I ==
2 SImWI= (1.67)
Întrucât există un domeniu extrem de larg al intensității sonore între pragul de durere și
cel de audibilitate s -a convenit definirea și utilizarea unei alte mărimi al cărei domeniu de valori
să fie mai restrâns. Se definește astfel nivelul de intensitate sonoră L măsurat în beli (B) [34]:

0IIlgL= (1.68)
unde I este intensitatea sonoră a sunetului considerat, iar I 0 este intensi tatea de referință, adică
intensitatea de pe pragul de audibilitate corespunzătoare frecvenței ν=1000Hz.
Dacă I=10I 0 atunci
B1 10lgL== , așadar belul (denumire provenită de la inventatorul
telefonului A.G. Bell) reprezintă nivelul sonor al unui sunet a cărui intensitate sonoră este de
10 ori mai mare decât cea a pragului de audibilitate.
În practică se folosește decibelul (dB): 1dB=1/10B obținându -se astfel:

0IIlg10)dB(L= (1.69)
În tabelul 1.10. este ilustrat efectul auditiv al unor sunete:
Tabelul 1.10. Intensitatea sunetelor unor activități uzuale [28]
Prag audi tiv 0 dB
Sunetele naturii 10 dB
Bibliotecă 20 dB
Conversație 40 dB
Zgomot într -un birou 50-60 dB
Aspirator 70 dB
Zgomotul trenului 80 dB
Autocamion 90 dB
Ciocan pneumatic 100 dB
Motocicletă în demaraj 110 dB
Orchestră de jazz modernă 112 dB
Motorul pornit al avionului cu reacție 120 dB
Avion cu reacție, la decolare 130 dB
Pragul dureros >140 dB

69
Intensitatea senzației auditive depinde nu numai de intensitatea sonoră a excitației, ci și
de frecvență, fiind maximă între 1 și 3kHz [34]. Datorită sensibilității urechii, sunete cu aceeași
intensitate sonoră, dar de frecvențe diferite, vor fi percepute ca două sunete de tărie diferită,
provocând senzații auditive diferite. Din această cauză, a fost introdusă o nouă mărime numită
intensitat e auditivă I a. Intensitatea auditivă a unui sunet este egală cu intensitatea sonoră a
sunetului respectiv, ce produce aceeași senzație auditivă ca și sunetul de referință (1000Hz).
Corespunzător, se definește nivelul auditiv , care se măsoară în foni:

0aaaIIlg10 N= (1.70)
unde: Ia – intensitatea auditivă a sunetului considerat;
Ia0 – intensitatea auditivă a sunetului de referință.
Valoarea nivelului auditiv exprimat în foni este egală cu valoarea nivelului sonor
exprimat în decibeli.
Viteza de propagare a sunetului depinde de proprietățile mediului de propagare, în
particular de elasticitatea și densitatea acestuia.
Propagarea sunetelor are loc sub formă de unde elastice. În medii gazoase și lichide
undele sonore sunt unde longitudinale (particulele mediului oscilează de -a lungul direcției de
propagare a undei), iar în solide undele sonore se pot propaga atât ca undă longitudina lă, cât și
ca undă transversală (particulele mediului oscilează perpendicular pe direcția de propagare a
undei).
Astfel, în cazul mediilor solide, când sunetul se propagă ca o undă longitudinală, viteza
de propagare este dată de relația:

=Ecsolid (1.71)
Unde: E – modulul de elasticitate longitudinală (sau modulul lui Young)
2
SImN E=
ρ – densitatea materialului
3
SImkg=
Pentru a exprima viteza sunetului în lichide modulul lui Young trebuie substituit: E=1/χ,
unde χ reprezintă coeficientul de compresibilitate izotermă a lichidului (schimbarea relativă a
volumului corespunzătoare variației relative de pr esiune; este negativă deoarece o creștere a
presiunii – dp>0 – determină o micșorare a volumului – dV<0 ):

dpdV
V1−= (1.72)
Viteza de propagare a sunetului în lichide se obține astfel:

70

=1clichid (1.73)
Pentru gaze rolul modulului de elasticitate este j ucat de presiune. Se pot scrie pentru
viteză două expresii, corespunzătoare:
– propagării izoterme (cazul frecvențelor joase):
==TR pcgaz (1.74)
unde ne -am folosit de ecuația termică de stare:
TRmVp = (1.75)
în care R – constanta universală a gazelor ideale, T – temperatura absolută a gazului, μ – masa
molară a gazului;
– propagării adiabatice:
==TR pcgaz (1.76)
unde γ – coeficientul adiabatic al gazului:
vp
vp
cc
CC== (1.77)
în care C p, Cv, cp și c v – călduri molare, respectiv călduri specifice la presiune constantă și la
volum constant.
În solide sunetele se propagă cu o viteză mai mare decât în gaze. Sunetul nu se propagă
în vid. În tabelul 1.11. sunt prezentate cu titlu orientativ câteva valori ale vitezei de propagare
a sunetului în diferite medii.
Tabelul 1.11. Viteza sunetului în diferite medii
Mediul Viteza sunetului (m/s)
Aer la 00C 331
Aer la 200C 343
Aer la 1000C 366
Heliu la 00C 965
Mercur 1452
Apă la 200C 1482
Plumb 1960
Lemn de stejar 3850
Fier 5000
Cupru 5010
Sticlă 5640
Oțel 5960

Lungimea de undă reprezintă distanța parcursă de unda sonoră în timp de o perioadă:

==cTc
 ) metrul(m1SI= (1.78)

71

1.5.2. Caracterizarea zgomotului
Fizicienii definesc zgomotul ca o suprapunere dezordonată a diferitelor sunete, în timp
ce fiziologii consideră că zgomotul este orice sune t supărător [35].
Sunetul este o oscilație periodică ce se poate descompune într -o serie de oscilații
sinusoidale, pe când zgomotele sunt sunete aperiodice [34].
Pentru ordonarea sunetelor și zgomotelor se utilizează o serie de mărimi fizice [36]:
a) Pre siunea acustică – mărime variabilă, dată de forța undelor acustice propagate asupra unui
mediu. Valoarea sa la un moment dat se numește presiune instantanee, iar valoarea maximă a
presiunii instantanee în intervalul de timp considerat se numește presiune d e vârf.

SFp=
2 SImNp= (1.79)
unde: F – forța undelor acustice;
S – suprafața pe care se exercită forța acustică.
Cum intensitatea sunetului este proporțională cu pătratul presiunii sonore [34], pornind
de la relația (1.68), se obține că [34,36,37] :

0ppplg20 L= (1.80)
unde: Lp – nivelul de presiune acustică măsurat în dB;
p – presiunea acustică măsurată;
p0 – presiunea de referință =
2 5mN 102− (corespunde pragului intensității
2 12
0 mW 10I−=
).
b) Puterea acustică a unei surse sonore reprezintă cantitatea de energie acustică emisă de sursă
sau transportată de către un fascicul sonor în unitatea de timp, în direcția de propagare a unde i:

ScpSIP ==
 ) Watt(W PSI= (1.81)
unde: I – intensitatea undei pe acea suprafață;
S – aria suprafeței;
p – presiunea acustică măsurată;
c – viteza undei sonore.
Pornind de la relația (1.68), se obține [36,37] :

0PPPlg10 L= (1.82)

72
unde: LP – nivelul de putere acustică măsurat în dB;
P – puterea acustică măsurată;
P0 – puterea de referință = 10-12 W
c) Impedanța acustică reprezintă rezistența la trecerea undelor și este egală cu produsul dintre
densitatea mediului și viteza undei sonore:

c Z=
 s m/kg1 Ohmacustic1 Rayl1 Z2
SI = == (1.83)
d) Energia acustică – unda sonoră transportă și cedează o parte din energie mediului pe care
îl străbate determinând oscilații ale particulelor din mediu. Densitatea energiei sonore este:

cIE=
3 SImJE= (1.84)
unde: E – energia undei din unitatea de volum;
I – intensitatea acustică;
c – viteza undei acustice.
1.5.3. Fenomene lega te de propagarea sunetului
Propagarea undelor sonore în spațiu este însoțită de toată gama fenomenelor fizice ce se
pot produce în cursul propagării undelor elastice:
Reflexia și refracția sunt fenomene ce apar atunci când unda întâlnește o suprafață de
separare dintre două medii elastice diferite. Prin reflexie o parte din energia undei sonore este
redată mediului de proveniență, iar prin refracție o parte din energie se transmite celui de -al
doilea mediu. Raportul dintre densitatea de energie a undei reflectate și densitatea de energie a
undei incidente se numește coeficient de reflexie , iar raportul dintre densitatea de energie a
undei refractate și densitatea de energie a undei incidente se numește coeficient de transmisie .
În lipsa fenomenelor de absorbție a energiei la suprafața de separație, suma dintre coeficientul
de reflexie și coeficientul de transmisie este unitară [28].
Interferența reprezintă fenomenul de suprapunere (de compun ere) a două sau mai
multe unde coerente. Fenomenul prezintă o importanță mai mică din punct de vedere al poluării
fonice.
Difracția reprezintă fenomenul de ocolire a obstacolelor de către sunet, atunci când
dimensiumea obstacolului este comparabilă cu lun gimea de undă. Fenomenul prezintă
importanță în cazul sunetelor de o frecvență scăzută (implicit cu o lungime de undă mare) și
este neglijabil în cazul ultrasunetelor.
Atenuarea și absorbția sunetului
Slăbirea intensității sunetului odată cu creșterea di stanței față de sursa sonoră se numește
atenuare. Pe lângă fenomenul de atenuare apare și fenomenul de absorbție . Undele sonore pierd

73
treptat din energia lor, aceasta transformându -se în căldură. Absorbția depinde de frecvența
sunetului, sunetele cu frecve nțe mai mari fiind mai puternic absorbite decât sunetele de
frecvență mică. Absorbția depinde totodată de vâscozitatea mediului de propagare și de
conductibilitatea termică a mediului.
Legea de variație a intensității sonore în funcție de distanța parcurs ă într -un mediu
absorbant este dată de relația:

x
0eII−= (1.85)
unde: I0 – intensitatea la pătrunderea într -un mediu;
I – intensitatea la ieșire;
α – coeficient de absorbție sonoră a mediului;
x – spațiul străbătut.
1.5.4. Percepția sunetelor
Urechea omului este o structură complexă cu o sensibilitate extraordinară. Urechea este
un organ auditiv intermediar, ce transformă undele elastice sonore în senzație de sunet:

Excitația (element obiectiv) reprezentată prin intensitatea sonoră I s, căreia îi corespunde
o anumită presiune sonoră, este transformată prin intermediul urechii într -un element subiectiv
(percepția), repr ezentată prin intensitatea auditivă I a.
Urechea umană este formată din trei părți principale: urechea externă, urechea medie și
urechea internă, așa cum se poate observa din Figura 1.31.

Figura 1.31. Schema urechii umane

74
Urechea externă alcătuită din pavilion, canal auditiv și timpan are ca rol principal
recepționarea sunetelor. Pavilionul joacă un rol important în localizarea spațială a sursei sonore
(de aceea la multe specii de animale pavilionul este mobil). Canalul auditiv are rolul de a
transform a undele sferice în unde plane, având frecvența de rezonanță de aproximativ 3300Hz,
aceasta fiind de altfel frecvența la care sensibilitatea urechii umane este maximă. Timpanul
închide la interior canalul auditiv. Timpanul este o membrană elastică ce vibr ează sub acțiunea
undelor staționare care iau naștere în canalul auditiv. Această vibrație este transmisă mai
departe elementelor ce formează urechea medie. Cu o grosime de 0,1mm și o suprafață de
65mm2, timpanul, având o formă aproximativ conică, este efi cient pe aproape întreaga sa
suprafață (forma timpanului fiind copiată la realizarea membranelor difuzoarelor sistemelor
acustice).
Urechea medie este formată din trei sisteme osoase de dimensiuni mici: ciocanul,
nicovala și scărița, aflate într -o incintă cu volumul de aproximativ 150 mm3, plină cu aer. Cele
trei osișoare se comportă ca niște pârghii, maximizând transferul de energie de la unda venită
din aer, la urechea internă, unde propagarea are loc în mediu lichid, fenomen cunoscut cu
denumirea de adaptare a impedanțelor. Datorită diferenței mari dintre proprietățile elastice ale
aerului și lichidelor, atunci când un sunet vine din aer, într -un lichid pătrunde doar aproximativ
a mia parte din energia sa totală, restul reflectându -se înapoi în aer. P entru a mări valoarea
energiei undei preluată de mediul lichid, sistemul osos din urechea mediană preia vibrațiile
timpanului, micșorând amplitudinea oscilațiilor, crescând însă foarte mult presiunea sonoră la
nivelul ferestrei ovale.
Pentru ca timpanul s ă vibreze corect trebuie ca presiunea aerului de o parte și de alta să
aibă aceeași valoare. La exterior, timpanul se găsește la presiune atmosferică, așadar și incinta
timpanică trebuie să se găsească la aceeași presiune. Comunicarea între incintă și ext erior se
face prin intermediul trompei lui Eustachio care se deschide în faringe. La variații bruște de
presiune (în avion, când se urcă sau se coboară o diferență de nivel mare), presiunea internă nu
are timp să se echilibreze. Diferența de presiune ce ia naștere între cele două fețe ale timpanului
împiedică funcționarea corectă a acestuia și apare senzația de surditate. Fenomenul este similar
în cazul inflamațiilor când trompa este obturată. În această situație aerul este absorbit de
țesuturi, creându -se o vidare a cavității timpanice.
Urechea internă este formată din două părți cu funcții diferite. Partea vestibulară este
cea care asigură echilibrul. Vestibulul membranos este format din două cavități rotunjite
(utricula și sacula) și din trei canale semi circulare situate în trei plane perpendiculare. Fiecare
canal conține un lichid și cili sensibili legați la celule receptoare ce transmit informațiile la
creier. Receptorii vestibulari sunt sensibili la forța de gravitație, iar dispunerea celor trei canal e

75
în plane perpendiculare permite orientarea în spațiul tridimensional. Receptorii vestibulari sunt
în același timp sensibili la variații ale vitezei (așa se explică de exemplu cauza problemelor de
echilibru după o mișcare de rotație).

Figura 1.32. Schemă părții auditive a urechii interne
Partea auditivă se găsește într -un sistem de cavități și tuneluri cunoscut sub numele de
labirintul osos, în osul temporal cranian. Porțiunea cohleară constă dintr -un tub umplut cu
lichid, tub împărțit în două ca nale printr -o membrană bazilară și o lamă osoasă spirală. Undele
sonore pătrund în urechea internă sub acțiunea scăriței prin fereastra ovală în canalul cohleei
aflat deasupra membranei bazilare, numită rampă vestibulară. Unda de presiune este transmisă
prin lichidul perilimfatic către cel de -al doilea canal, numit rampă timpanică și de aici la
fereastra rotundă care joacă rolul unei supape. Pe toată lungimea membranei bazilare se află
organul spiral al lui Corti la nivelul căruia are loc traducerea energie i mecanice a undelor sonore
în impulsuri nervoase. Transformarea undelor din membrana bazilară în influxuri nervoase se
face cu ajutorul celulelor ciliate din organul lui Corti. Aceste celule își termină foarte devreme
formarea (înainte de a 10 -a săptămân ă de sarcină la om) și nu au capacitatea de regenerare. De
aceea organul auditiv este foarte sensibil și trebuie protejat, deoarece orice leziune a urechii
interne poate avea ca rezultat o hipoacuzie al cărei singur remediu rămâne implantarea unei
proteze auditive.
1.5.5. Surse de poluare sonoră
Zgomotul reprezintă o suprapunere dezordonată de sunete cu frecvențe și intensități
diferite ce produc o senzație agresivă și dezagreabilă. El apare ca o consecință a activității
industriale a omului, a activităț ilor de transport, în urma cărora unde mecanice reprezentate de
trepidații, sunete, infrasunete și vibrații ultrasonore au efecte dăunătoare asupra sănătății
oamenilor.
Poluarea sonoră poate fi generată de surse naturale și surse artificiale:

76
– surse natu rale de zgomot pot fi: erupțiile vulcanice, cutremurele, vuietul unei cascade,
alunecările de teren etc.;
– sursele artificiale de zgomot pot fi grupate în două mari categorii:
Zgomote produse de transport:
Traficul rutier;
Traficul feroviar;
Traficul aer ian.
Zgomote de vecinătate:
Activități din industrie;
Activități din construcții;
Activități recreative: concerte, meciuri, curse de mașini;
Activități domestice: aspirator, mașină de spălat, televizor etc.;
Lătratul câinilor ș.a.m.d.
1.5.6. Efectele expunerii la acțiunea zgomotului
Zgomotele produc efecte ce se pot manifesta atât pe plan auditiv, cât și într -un plan
fiziologic mai general. Cu cât este mai intens și expunerea mai prelungită, cu atât efectele
zgomotului sunt mai grave și persistența lo r mai accentuată.
Dintre efectele auditive , mai importante, în ordine crescătoare, se pot menționa [28,37] :
– perturbarea comunicărilor interumane, efectul de mascare al unor semnale sonore :
cel mai intens dintre sunetele care ajung simultan la urechea unui observator poate îngreuna sau
anula perceperea corectă a celorlalte sunete. Fenomenul amintit poartă numele de efect de
mascare . Dacă intensitatea zgomotului depășește 30dB, efectul de ma scare crește direct
proporțional cu intensitatea zgomotului;
– oboseala auditivă : se caracterizează printr -o creștere temporară a pragului percepției
auditive în urma expunerii la acțiunea unui zgomot intens. Oboseala auditivă se accentuează în
cazul măr irii intensității, frecvenței și timpului de expunere la zgomot. Sunetele cu o frecvență
pură sunt mai nocive decât cele în compoziția cărora intră mai multe frecvențe;
– traumatismul sonor : poate surveni în urma expunerii la un zgomot intens (peste
160dB ), chiar pentru un timp foarte scurt. Ca și exemple de traumatisme sonore se pot
menționa: spargerea timpanului, dislocarea lanțului de oase din urechea medie sau lezarea
organului lui Corti din urechea internă;
– surditatea profesională : se caracterizeaz ă printr -o pierdere definitivă și ireversibilă a
auzului. Cauza cea mai frecventă a surdității o constituie expunerea îndelungată la zgomot.
Dintre efectele extrauditive mai importante sunt următoarele [28,37] :

77
– efectele zgomotului asupra sistemului ne rvos: concretizate în tulburări ale somnului,
tulburări vizuale, modificări în funcționarea sistemului neurovegetativ și în sfera psihoafectivă
(anxietate, neliniște, confuzie mintală). Ca efecte ale agresiunii sonore se constată modificări
electroencefalo grafice, modificări ale excitabilității neuro -musculare și modificări ale pragului
critic de frecvență al fuziunii imaginilor luminoase;
– efectele psihofiziologice ale zgomotului : în cazul persoanelor expuse profesional la
zgomot s -a constatat o tendi nță spre o stare de iritabilitate psihică cauzată de doi factori:
oboseala fizică și dificultatea de a transmite și recepționa mesaje verbale. Consecințele constau
în scăderea atenției, erori în aprecierea vizuală, erori în acțiunile motorii, stare de irit abilitate
nervoasă manifestată atât în plan profesional cât și familial. Oboseala indusă de zgomot poate
genera cefalee, stări de greață sau pierderi de greutate corporală;
– tulburările de circulație sanguină : prin acțiunea zgomotului se produce o
vasoco nstricție periferică, care se poate menține și după dispariția acestuia. Pe durata expunerii
prelungite la zgomot apare o creștere a tensiunii diastolice. Tulburările circulatorii se manifestă
prin palpitații, extrasistole, dureri precordiale. Zgomotele in tense duc și la hipertensiune
arterială, crize de angină pectorală, leziuni miocardice;
– efectele asupra glandelor endocrine și activității metabolice : în prezența zgomotului
activitatea glandei suprarenale este potențată. Se constată modificări de acti vitate endocrină,
având ca scop compensarea acțiunii sunetului asupra sistemului nervos central. Agresiunea
sonoră provoacă totodată dereglări în funcționarea sistemului neurovegetativ. Au fost puse în
evidență de asemenea disfuncționalități în ceea ce pri vește metabolizarea aminoacizilior,
glucidelor și proteinelor.
1.5.7. Infrasunetele
Infrasunetele aparțin părții inaudibile a spectrului sonor având frecvențele inferioare
valorii de 20Hz [36]. Infrasunetele sunt prezente în numeroase locuri de muncă. Osc ilațiile
acustice întâlnite în mediul industrial, au de obicei, frecvențe foarte variate.
Infrasunetele pot apărea: la automobile cu viteză mare (frecvența infrasunetelor este de
16 Hz), la elicoptere (11,5 Hz), la apropierea furtunii (6 Hz), prin intera cțiunea oceanului
planetar cu masele de aer (0,1 – 10 Hz), explozii, cutremure, în timpul zborului avioanelor
supersonice.
Oamenii nu sesizează în mod direct prezența infrasunetelor, dar unele modificări fizico –
psihice confirmă că și organismele umane sun t totuși influențate. Sensibilitatea maximă se
manifestă la sugari, la care înaintea furtunilor s -au constatat o serie de simptome ca insomnii,
creșterea temperaturii, convulsii, lipsa poftei de mâncare etc. [35, 36] . La adulți infrasunetele
produc amețeală, vomă, un fals efect de euforie sau alte efecte cumulate.

78
1.5.8. Ultrasunetele
Ultrasunetele au frecvențe de la 20kHz în sus, până la frecvențe de ordinul 10GHz
(1010Hz) [34]. Ultrasunetele se deosebesc de sunete prin faptul că, având o frecvenț ă ridicată,
nu provoacă senzații auditive. Ultrasunetele sunt produse în natură, în industrie sau de aparatura
electrocasnică [36]. Ultrasunetele sunt absorbite puternic în gaze și slab în lichide și solide.
Ultrasunetele pot fi produse și receptate de un ele animale precum liliecii și delfinii, și
produc ecouri când se lovesc de unele obstacole, ajutând astfel la orientarea acestora.
Ultrasunetele au efecte nocive asupra omului și sănătății acestuia, dar numai atunci când
acesta se află în imediata apropi ere a sursei. Cercetările au arătat că ultrasunetele distrug
globulele roșii, produc fenomene de pierdere a echilibrului, amețeală, greață etc. [35, 36] .
Ultrasunetele au și efecte benefice fiind utilizate la distrugerea unor bacterii sau virusuri
(bacil ul tuberculozei, virusul gripei, virusul tifosului exantematic [35, 36] . Pe absorbția diferită
a ultrasunetelor în gaze și solide se bazează defectoscopia ultrasonoră (nedestructivă) a pieselor
metalice, adică descoperirea de goluri sau fisuri în interioru l piesei [34].
1.5.9. Măsurarea zgomotelor
Măsurarea zgomotului permite o analiză științifică și precisă a zgomotului supărător.
Măsurările acustice indică în mod clar în ce măsură un zgomot poate provoca pierderea
capacității auditive și permit luarea un or măsuri de corecție. Măsurarea și analizarea zgomotului
permit elaborarea unor diagnoze în programele de reducere a poluării sonore, în cazul
bulevardelor, a autostrăzilor, a aeroporturilor, a întreprinderilor și a clădirilor [38].
Măsurarea zgomotului se face în majoritatea cazurilor prin transformarea semnalului
acustic în semnal electric, urmând ca acesta să fie ulterior analizat. În acest scop se folosește un
traductor sunet -curent electric, sau mai uzual microfon.
Criteriul cel mai important în apr ecierea unui microfon îl constituie capacitatea acestuia
de a asigura fidelitatea procesului de transformare a sunetului în semnal electric, într -o gamă
dinamică și de frecvență cât mai largă.
Cele mai utilizate microfoane sunt [28]:
Microfoanele piezoe lectrice – sunt constituite dintr -o diafragmă conică foarte subțire,
care supusă variațiilor de presiune ale aerului determină prin forța ce o aplică unei plăci de
ceramică piezoelectrică încovoierea acesteia. Încovoierea mecanică a piezoelectricului
deter mină apariția la bornele sale a unei tensiuni electrice proporționale cu amplitudinea de
încovoiere. Tensiunea electrică astfel rezultată reproduce variațiile presiunii sonore,
sensibilitatea microfonului scăzând la frecvențele joase. La frecvențe înalte, răspunsul
microfonului este condiționat de capacitatea de rezonanță a diafragmei și a plăcii ceramice.

79
Microfoane tip condensator – piesele principale ale unui asemenea tip de microfon sunt
diafragma metalică subțire care vibrează în contact cu aerul și p laca de spate rigidă, paralelă cu
diafragma, care joacă rolul celei de -a doua armături a condensatorului plan, prima armătură
fiind însăși diafragma metalică. La bornele microfonului se aplică o tensiune electrică
constantă, de ordinul a 200 V. Datorită vi brațiilor membranei, sub acțiunea variațiilor de
presiune sonoră, capacitatea condensatorului se modifică în timp, determinând variații ale
tensiunii de la bornele microfonului. Sensibilitatea microfonului este invers proporțională cu
capacitatea totală a circuitului electric în care este montat C c, ceea ce impune eliminarea
cablurilor de conexiune cu preamplificatorul circuitului electronic al aparatului de măsură. De
aceea corpul microfonului se montează adesea direct pe preamplificator.

Figura 1.33. Microfon tip condensator [28]
Proiectarea aparaturii folosite la măsurarea zgomotului trebuie să țină cont de
caracteristicile acestuia. Spectrul zgomotului poate fi de bandă largă (în cazul avioanelor), de
bandă îngustă (în cazul ventilatoa relor de exemplu) sau de frecvență înaltă (în cazul motoarelor
electrice).
De asemenea, zgomotele se pot clasifica în:
– zgomote constante – nivelul sonor se menține constant în timp;
– zgomote cu caracter aleator;
– zgomote cu caracter intermitent (de ex. trecerea unui tren de -a lungul unei căi ferate);
– zgomote impulsive (focuri de armă, ciocane pneumatice etc.).
Dintre aparatele utilizate la determinarea gradului de poluare sonoră se pot menționa:
Sonometrele – sunt aparate portabile destinate măsu rării nivelului de presiune sonoră.
Sonometrul prezintă un răspuns față de sunet ca și răspunsul urechii umane, efectuând măsurări
obiective și reproductibile ale nivelului de presiune acustică [36].

80

Figura 1.34. Schema de principiu a unui sonometru [28]
Microfonul transformă sunetul în semnal electric. Primul amplificator determină
creșterea amplitudinii semnalului electric înainte de intrarea în rețelele de ponderare sau în
filtrele externe. Rolul rețelei de ponderare este acela de a modela modul subie ctiv al percepției
sonore umane. Circuitul de menținere are rolul de a menține acul indicator al instrumentului de
măsură la valoarea maximă atinsă în cursul determinării. Borna de ieșire are rolul de a facilita
conexiunea sonometrului la înregistratorul e xtern. Instrumentul de măsură permite vizulizarea
rezultatului determinării.
Analizorul de frecvență – este un aparat ce permite măsurarea spectrului zgomotului,
adică a distribuției presiunii acustice în funcție de frecvență.
Analizorul de frecvență est e format din: amplificatorul de intrare, o serie de rețele
corectoare, o secțiune de amplificare selectivă și un amplificator de ieșire.
Dozimetrul
Normele naționale și internaționale definesc limita de nocivitate a zgomotului făcând
referire la noțiunea de doză de energie acustică, sau doză de zgomot, care este nivelul echivalent
continuu, raportat la un interval de timp (8 ore sau o săptămână).
În anumite situații nivelul de zgomot variază în timpul unei zile de lucru în limite destul
de largi făcând dificilă și uneori chiar imposibilă măsurarea nivelului de zgomot echivalent
continuu. Pentru aceste situații s -au dovedit utile dozimetrele portabile (de buzunar) care
înregistrează automat doza de energie acustică recepționată de purtător într -un anumit interval
de timp. Simpla purtare de către un muncitor a acestor dozimetre (în timpul echivalent unui
ciclu complet de lucru) permite determinarea dozei de energie acustică recepționată și
compararea sa cu limita admisă de 90dB.
1.5.10 Măsuri de pr evenire și reducere a poluării fonice
Măsurile aplicate în vederea reducerii poluării sonore depind de genul de activitate care
generează zgomotul. Astfel, zgomotul produs de traficul rutier se poate reduce prin limitarea
vitezei de circulație și interzic erea circulației la anumite ore sau pe anumite trasee, mai ales a
mașinilor grele.

81
Zgomotul produs de traficul aerian poate fi redus prin aplicarea de restricții orare (în
special interdicția de zbor pe timpul nopții), stabilirea de itinerarii, altitudini de nivel și itinerarii
de zbor și prin respectarea regulilor de urbanism conform cărora aeroporturile trebuiesc
poziționate cât mai departe posibil de zonele locuite (nivelul intensității sonore scade rapid cu
mărirea distanței față de sursă).
Zgomotele datorate traficului feroviar pot fi reduse prin stabilirea unor norme de
construcție stricte și prin măsuri de izolare a traficului feroviar. De exemplu poluarea sonoră se
reduce considerabil prin plasarea unui perete între calea ferată și locuințe, întruc ât o parte din
undele sonore sunt absorbite atunci când întâlnesc un obstacol.
În industrie, măsurile utilizate în vederea reducerii poluării fonice sunt:
– utilizarea unor ecrane fonoizolante interpuse între sursa de zgomot și personalul uman;
– protecți a individuală a aparatului auditiv cu antifoane;
– îmbunătățirea caracteristicilor tehnice ale utilajelor;
– utilizarea carcaselor fonoizolante la mașini și utilaje;
– utilizarea de materiale fonoizolante pentru pereții camerelor.
Zgomotul urban se datorează nu doar traficului, ci și utilizării aparaturii electrocasnice,
activităților și comportamentului oamenilor. În birouri zgomotele pot fi reduse prin izolare
fonică de la uși, ferestre, tavan, pereți laterali. Clădirile de locuit se amenajează cu pardoseli
fonoizolante, spații de aer între planșee sau umplute cu pâslă impregnată, ferestrele și ușile se
etanșează cu garnituri, pereți dubli la 5 -7cm distanță, uși duble, geamuri duble etc.
Amplasarea locuințelor trebuie să aibă în vedere și atenuare a zgomotelor. Astfel:
– clădirile nu se construiesc paralel cu șoseaua;
– între șosea și blocurile de locuințe este indicat să se interpună blocuri administrative;
– amplasarea șoselelor să fie făcută în denivelări naturale sau artificiale (văi);
– utiliza rea unor ecrane de zgomot naturale cum ar fi arborii și arbuștii, zone cu vegetație.

82
CAPITOLUL 2. METODE DE PREDARE ȘI EVALUARE ÎN CADRUL
DISCIPLINEI FIZICĂ

2.1. PROCESUL DE ÎNVĂȚĂMÂNT – PROCES INSTRUCTIV -EDUCATIV
Procesul de învățământ reprezintă o activitate organizată, desfășurată în școală sub
îndrumarea profesorilor, în scopul educării și instruirii elevilor, desfășurându -se în mod
progresiv, planificat, sistematic și metodic. În procesul de învățământ se exerc ită trei funcții
fundamentale: predarea, învățarea și evaluarea concretizate în strategii, metode, procedee și
forme de organizare a elevilor.
Ca principală componentă a sistemului de învâțământ, procesul de învățământ poate fi
definit generic astfel: ”ansamblu de acțiuni exercitate în mod conștient și sistematic de către
educatori asupra educaților într -un cadru instituțional organizat în vederea formării
personalității acestora în concordanță cu cerințele idealului educațional” [39].
Din punct de vedere sistemic procesul de învățământ are ca flux de intrare resursele
umane și tehnico -materiale, un proces propriu -zis ce angajează resursele în vederea atingerii
obiectivelor, și un flux de ieșire reprezentat de rezultatele învățării.
Procesul de învățământ al fizicii, ca subsistem al sistemului mai general al procesului
de învățământ, poate fi considerat la rândul său ca sistem întrucât manifestă o oarecare
autonomie față de celelalte componente ale procesului de învățământ, având doar intrarea și
ieșirea co mune cu celelalte materii școlare, dar dispunând de o structură proprie, ca și de
conținuturi și obiective specifice [40].
Prin natura sa, fizica implică un proces de învățământ în care cunoștințele trebuie să
ofere, pe lângă înțelegerea problemelor abord ate și a naturii profunde a lumii fizice, și
posibilitatea utilizării practice a acestor cunoștințe, prin rezolvarea problemelor de fizică, dar
și prin formarea abilităților și deprinderilor de utilizare a aparaturii de laborator și a capacității
de inves tigare specifice acestui domeniu.
Caracteristici generale ale procesului de învățământ
Procesul de învățământ își relevă complexitatea și prin prisma caracteristicilor generale:
● Interacțiunea dintre educator și elev ca expresie a conlucrării dintre cei doi poli ai procesului
de învățământ: agentul (profesorul) și receptorul (elevul) [41];
● Procesul de învățământ ca unitate a informării și formării vizează legătura funcțională
existentă între conținutul acțiunii didactice și efectele sale în planul dezv oltării psihice a
elevilor. Caracterul formativ vizează conturarea unor trăsături de caracter, convingeri și
concepții, pe când caracterul instructiv are în vedere asimilarea cunoștințelor intelectuale și
deprinderi practice;

83
● Procesul de învățământ ca si stem de autoreglare – în procesul de predare -învățare -evaluare
elevul este participant activ și beneficiar. Schimbul permanent de informații profesor -elevi –
profesor permite corectarea și optimizarea procesului didactic, acesta manifestând caracter de
autor eglare.

2.2. ASPECTE METODOLOGICE ALE PREDĂRII ȘI EVALUĂRII LA FIZICĂ
Disciplina ”Fizică” se înscrie în aria curriculară ”Matematică și Științe ale Naturii”,
aceasta reprezentând una din cele 7 arii curriculare fundamentale ale curriculumului național.
Programele de fizică, componente ale curriculumului național, precizează faptul că
studiul fizicii are ca finalitate încheierea dezvoltării la toți elevii a unui set specific de
competențe -cheie derivate din domeniul de competențe -cheie Științe și tehnolo gii. Diferența
specifică a setului de competențe -cheie dezvoltate prin studiul fizicii rezultă din cunoștințele și
deprinderile/abilitățile ce trebuiesc dobândite de elevi. Pentru dezvoltarea acestor competențe –
cheie programele de fizică selectează conținu turi și stabilesc sarcini de învățare.
Parcurgerea conținuturilor se realizează prin sarcini de învățare care reprezintă un
complex de activități de învățare vizând anumite rezultate concrete ale învățării. Rezultatele
concrete ale învățării se exprimă pr in cunoștințe specifice dobândite și deprinderi/abilități
exersate în cadrul activității de învățare. Prin succesiunile de sarcini de învățare, prin tipurile
de activități de învățare și contextele variate în care se produc acestea se creează și se
consol idează atitudini .
Evaluarea rezultatelor învățării trebuie să aibă în vedere contribuția acestor rezultate
la dezvoltarea competențelor -cheie propuse. Pentru aceasta, instrumentele utilizate trebuie să
permită atât evaluarea cunoștințelor dobândite cât și gradul de realizare a
deprinderilor/abilităților urmărite. Atitudinile formate prin realizarea sarcinilor de învățare
sunt apreciate calitativ de profesor și corectate în permanență prin demersul didactic,
rămânând, chiar dacă nu pot fi cuantificate prin note, rezultate urmărite prin toate sarcinile de
învățare.
În ceea ce privește competențele generale (cheie) , acestea:
▪ se definesc pe obiect de studiu;
▪ se formează pe durata unui ciclu (gimnazial, respectiv liceal);
▪ au grad ridicat de generalitate ș i complexitate;
▪ orientează demersul didactic către achizițiie finale dobândite de elev prin învățare (cunoștințe,
abilități, atitudini).
Competențele -cheie dezvoltate prin studiul fizicii în ciclul liceal sunt:

84
1. Înțelegerea și explicare unor fenomene fizice, a unor procese tehnologice, a funcționării și
utilizării unor produse ale tehnicii întâlnite în viața de zi cu zi;
2. Investigația științifică experimentală și teoretică aplicată în fizică;
3. Comunicarea;
4. Protecția propriei persoane, a celorlal ți și a mediului înconjurător.
În ceea ce privește cea de -a patra competență cheie, programa de fizică indică care sunt
achizițiile finale dobândite de elevi, și anume:
Competența -cheie Cunoștințe Deprinderi/Abilități Atitudini
4. Protecția propriei
persoane, a celorlalți și a
mediului înconjurător ▪ Efectele fenomenelor
fizice și proceselor
tehnologice derivate din
acestea asupra ființelor și
mediului ▪ Respectarea și aplicarea
măsurilor de protecție și
securitate a muncii
▪ Respectarea și aplicarea
măsurilor de protecție a
mediului
▪ Anticiparea efectelor
unor acțiuni specifice
asupra ființelor și
mediului ▪ Grija față de propria
persoană, față de ceilalți
și față de mediu
▪ Aprecierea critică a
raportului dintre beneficii
și efecte indezirabile în
aplicarea tehnologiilor
Programa de fizică face de asemenea precizări cu privire la orientările metodologice
privind dezvoltarea unui mediu educațional incluziv. Astfel, în vederea asigurării egalității
șanselor la educație pentru toți elevii, trebuiesc avute în vedere următoarele principii:
● stabilirea unor sarcini de învățare adaptate nivelului elevilor;
● răspuns la nevoile individuale de învățare ale elevilor prin:
▪ dezvoltarea unui mediu de învățare eficient;
▪ construcția motivației și învățării;
▪ asigurarea egalității șanselor;
▪ asigurarea corectitudinii evaluării;
▪ asigurarea progresului școlar individual.
Printre sugestiile metodologice propuse de programele de fizică există totodată orientări
privind utilizarea TIC în predarea disciplinei. Obiectivele vizate prin utilizarea tehnologiei
informației și comunicării sunt:
● creșterea eficienței activităților de învățare prin:
▪ modelarea unor fenomene fizice și a funcționării unor aparate;
▪ realizarea de experimente virtuale;
▪ prelucrarea datelor experimentale.
● dezvoltarea competențelor de comunicare și studiu individual prin:
▪ colectarea informațiilor;
▪ prezentarea informațiilor;
▪ tehnoredactarea documentelor.

85
2.2.1. Precizări conceptuale: metodă, procedeu, mijloc de învățământ
În lucrările de specialitate, metoda este definită ca ”drum sau cale care duce
spre…aflarea adevărului, cale de urmat în vederea descoperirii adevărului, drum de parcurs
în vederea a tingerii unui scop, a obținerii unui rezultat determinat” [42].
Atunci când optează pentru aplicarea unei anumite metode profesorul trebuie să țină
cont de factori obiectivi (ce țin de natura finalității, de logica internă a științei, de legitățile
fenome nului învățării), și în același timp de factori subiectivi (determinați de contextul uman
al aplicării ei, de personalitatea profesorului, de psihologia elevilor etc.) [43].
Procedeul didactic este o tehnică mai limitată, el reprezentând o componentă a me todei
[41, 43] . Astfel, o metodă apare ca un ansamblu de procedee care pentru o situație de învățare
dată sunt considerate a fi cele mai oportune. De exemplu, în cursul explicației ce este o ciocnire
plastică, profesorul poate utiliza o demonstrație cu an imație sau cu desen inclusă de exemplu
într-o prezentare powerpoint a acestui fenomen.
Profesorul le explică elevilor că ciocnirea
plastică este ciocnirea în care corpurile se
cuplează, mișcându -se împreună cu aceeași
viteză după ciocnire și exemplifică c u un
desen că descompunerea, explozia privite în
sens invers producerii pot fi tratate ca o
ciocnire plastică.
Figura 2.1. Ciocnire plastică
Mijloacele de învățământ reprezintă ansamblul de aparate, sisteme tehnice, iconice,
audio -vizuale, informatice etc. care mijlocesc transmiterea conținuturilor în scopuri instructiv –
educative [44].
Forma de organizare reprezintă cadrul organizatoric în care se desfășoară activitatea
educațională.
Strategia didactică reprezintă un ansamblu de forme, metode, mijloace didactice și
principii de utilizare a lor, cu ajutorul cărora se vehiculează conținuturile învățării în scopul
atingerii obiectivelor.

2.2.2. Clasificarea și caracterizarea principalelor metode de instruire
Sistemul metodelor de învățământ este un sistem coerent, ce se construiește prin
suprapunerea și cumularea mai multor metode, ce se intercorelează și se completează reciproc.
Pornind de la literatura existentă în domeniu [42, 45], o clasificare posibilă a acestora, cu
criteriile ce decurg de aici, poate fi prezentată astfel:

86
a) după criteriul istoric:
● metode tradiționale , axate pe predare, centrate pe conținut: expunerea, conversația,
demonstrația, exercițiul etc.;
● metode moderne , axate pe participarea și activizarea elevului: problematizarea,
algoritmizarea, instruirea programată, brainstorming -ul etc.
b) în funcție de extensia sferei de aplicabilit ate:
● metode generale , utilizate la toate disciplinele școlare (conversația, expunerea);
● metode particulare , aplicate doar la anumite discipline (exercițiul moral).
c) în funcție de modalitatea de prezentare a cunoștințelor se disting:
● metode intuitiv e, axate pe observarea directă a obiectelor și fenomenelor: observarea,
experimentul demonstrativ;
● metode verbale , bazate pe cuvântul rostit sau scris: explicația, conversația etc.
d) după gradul de angajare al elevilor:
● metode activ -participative , care stimulează activitatea de explorare personală a realității:
problematizarea, exercițiul;
● metode pasive sau expozitive , axate pe ascultarea pasivă și memoria reproductivă.
e) după funcția didactică principală:
● de predare și comunicare , vizează transmiterea cunoștințelor;
● de fixare și consolidare , vizează formarea deprinderilor;
● de verificare și aprecere a rezultatelor , vizează modul cum s -au însușit cunoștințele.
f) după modul de administrare a experienței:
● algoritmice , construite pe secve nțe operaționale, stabile, construite dinainte: algoritmizarea;
● euristice , axate pe descoperirea proprie și rezolvarea de probleme: învățarea prin descoperire,
problematizarea etc.
g) după forma de organizare a procesului de învățare:
● de învățare indiv iduală , aplicate în funcție de fiecare elev în parte (exercițiul);
● de învățare frontală , realizate cu toată clasa (conversația);
● de învățare în grupuri , utilizate la nivel omogen sau/și eterogen (cubul);
● combinate , când metodele sunt folosite prin al ternarea formelor de organizare (mozaicul).
h) în funcție de axa învățare mecanică – învățare conștientă:
● de învățare prin receptare , axate pe învățarea mecanică (expunerea);
● de descoperire dirijată , când elevul descoperă treptat conținuturile învățări i (conversația
euristică);
● de descoperire propriu -zisă, favorizează învățarea logică și conștientă (observarea
independentă, exercițiul euristic).

87
2.2.3. Tendințe de perfecționare și modernizare a strategiilor de predare -învățare
Cercetărul Ioan Cerghit susține că o tendință majoră a didacticii actuale este de a
promova metodologia centrată pe elev, prin utilizarea metodelor activ -participative, axate pe
acțiunea și angajarea elevului. Totodată, pedagogia modernă susține cu toată convingerea
neces itatea operării cu un registru cât mai larg de metode, procedee și mijloace didactice.
Diversitatea metodelor și procedeelor lărgește de asemenea considerabil experiența didactică și
educativă a profesorului, atribuindu -i o mai pronunțată semnificație pers onală.
Metodele active pun accent pe colaborarea elevilor, pe grupul de elevi și nu pe profesor.
Metodele active au tendința să facă din elev un actor, un participant activ în procesul învățării,
în felul acesta elevul construindu -se și descoperindu -se pe sine. Metodele active urmăresc
dezvoltarea abilităților de comunicare și relaționare ale elevilor, fără a se neglija însă asimilarea
cunoștințelor fundamentale, formarea deprinderilor, a capacităților și competențelor.
Pe lângă orientarea metodologică ce ntrată pe elev și pe propria -i acțiune există totodată
orientarea centrată pe grup care pune accentul pe promovarea metodelor interactive bazate pe
interacțiunile din cadrul grupului de elevi. Comunicarea în grup prin metode de interacțiune
realizează unul din scopurile sistemului actual de învățământ și anume acela de a forma oameni
autonomi și inteligenți. Învățarea prin cooperare a apărut totodată ca o reacție la învățarea de
tip competitiv, ce promovează și motivează doar pe acei elevi ce înregistrează constant succes
în învățare.
O altă tendință a didacticii moderne vizează modalitatea de structurare și organizare a
conținuturilor, operându -se tot mai pregnant cu conceptele de transdiciplinaritate și
interdisciplinaritate .
Presiunile pentru cunoaștere a transdiciplinară vin din două mari surse: cognitive și
sociale. Structurile cognitive disciplinare, bazate pe acumulare, ierarhizare și organizare
structurală, încep să se dovedească inadecvate în raport cu contextele contemporane de aplicare
a cunoașter ii, configurate mai ales la intersecția marilor provocări ale lumii contemporane și
caracterizate prin fluiditate, schimbare, imprevizibilitate și risc [46].
Transdisciplinaritatea este specifică proiectelor de cercetare care abordează probleme
ce travers ează granițele a două sau mai multe discipline, țintind spre o abordare holistică.
Transdisciplinaritatea vizează o unitate a cunoașterii dincolo de disciplinele izolate.
Interdisciplinaritatea rezultă din procesul de combinare și integrare a diferitelor
discipline, împreună cu metodologiile și ipotezele lor de lucru. Interdisciplinaritatea contopește
și transformă metodele generând instrumente noi și îmbunătățite mai bine adaptate la subiectul
cunoașterii.

88
Promovarea interdisciplinarității presupune un î nvățământ modern în care are loc o
revizuire a opticii asupra învățării, în care se justifică necesitatea educației metacognitive a
elevilor, în care atât elevi cât și profesori sunt motivați în perspectiva educației permanente,
sunt dispuși și deschiși pe ntru munca în echipă și care presupune totodată implementarea celor
mai noi metode și mijloace de învățământ.
În tabelul 2.1. sunt prezentate unele teme ce se pretează unei abordări interdisciplinare .
Tabelul 2.1. Teme cu mare potențial de abordare inter disciplinară [47]
Disciplina Teme cu caracter interdisciplinar pentru care cunoștințele de fizică sunt
fundamentale
Științe ▪ Alcătuirea aerului – poluarea;
▪ Temperatura – termometrul;
▪ Apa – factor al mediului înconjurător: evaporarea, fierberea, înghețarea;
▪ Solul – factor al mediului;
▪ Industria și energia, gazele naturale, petrolul, cărbunii.
Elemente de geografie
generală ▪ Sistemul solar;
▪ Pământul;
▪ Mișcările Pământului (rotația, revoluția).
Geografie fizică ▪ Atmosfera (forma, compoziția, structura, culoarea);
▪ Fenomene electrice și luminose ce se petrec în atmosferă (fulgerul, tunetul,
curcubeul, aurora boreală);
▪ Încălzirea atmosferei (radiațiile, curenții);
▪ Presiunea atmosferică.
Biologie ▪ Capilaritate și osmoză;
▪ Sistemul osos;
▪ Analizorii (ochiul, urechea).
Chimie ▪ Entropia;
▪ Electroliza.

De asemenea, în literatura pedagogică actuală se manifestă pregnant un curent de opinie
vizavi de gândirea critică sau reflectivă . În conformitate cu acest curent, a gândi critic
presupune din partea elevului manifestarea curiozității, dorința de a pune întrebări și a căuta
răspunsuri, cercetarea cauzelor și a implicațiilor, adoptarea unei poziții pe baza unei întemeieri
argumentate, analizarea logică a argumentelor celorlal ți. Gânditorul critic caută răspunsuri la
întrebări de genul: ”Care e opinia mea vizavi de asta?”, ”Cum se potrivește această informație
cu ceea ce cunosc eu?”, ”Care este efectul acestor idei asupra convingerilor mele?” etc.
Abordarea noilor conținuturi, din perspectiva adepților gândirii critice, se desfășoară în
trei timpi: evocare, realizarea sensului și reflecție (cadrul ERR). În etapa de evocare se
deschide drumul pentru noi achiziții scoțând la iveală ideile -ancoră prin răspuns la întrebări de
genul: ”Care este subiectul?”, ”Ce cunoștințe aveți deja despre acest subiect?”, ”Ce ați vrea să
aflați pe această temă?”, ”De ce credeți că este util să aflați aceste lucruri?” etc. Realizarea
sensului constituie partea fundamentală a lecției unde elevul se implică efectiv în învățare
achiziționând cunoștințe, realizând conexiuni, punându -și întrebări asupra actelor sale. Elevul
este personajul principal, profesorul fiind doar un îndrumător în acest demers. Ultima etapă,

89
reflecția , este analoagă cu retenția și transferul din varianta clasică de lecție. În această etapă
elevii restabilesc conexiuni între cunoștințele anterioare și achizițiile noi dobândite.

2.3. METODE ȘI STRATEGII DE PREDARE SPECIFICE DISCIPLINEI FIZICĂ

2.3.1. Principalele metode folosite în predarea fizicii
Strategiile didactice recomandate a fi utilizate în lecțiile de fizică sunt cele preponderent
euristice, utilizând ”metodele fizic ianului”. Din evantaiul metodelor didactice existente, se
optează pentru o metodă sau alta, care se consideră optimă pentru situația concretă dată
ținându -se seama de conținutul temei, de factorii interni psihologici și motivaționali, ca și de
dotarea ma terială.
Principalele metode didactice folosite la fizică sunt: conversația, explicația, prelegerea
școlară, demonstrația, experimentul, exersarea, descoperirea, problematizarea, algoritmizarea,
observația sistematică, modelarea.
Conversația este cea mai utilizată metodă didactică, deoarece combinată și cu alte
metode poate realiza orice sarcină școlară. Conversația este convorbirea organizată profesor –
elevi sau elevi -elevi în cadrul procesului didactic.
În învățarea școlară a fizicii se recurge în spec ial la conversația euristică , cea care
apelează la gândirea elevului, fiind o metodă activă. Utilizarea conversației ca exercițiu euristic
este condiționată de caracterul întrebărilor la care se face apel. Didactica actuală preconizează
o mai frecventă ut ilizare a:
▪ întrebărilor convergente , care îndeamnă la analize, comparații, sinteze, integrări de date,
asociații de idei, explicații;
▪ întrebărilor divergente , care exersează gândirea pe traiectorii inedite, originale, implicând
răspunsuri multiple, o d iversitate cât mai mare de soluții la aceeași problemă;
▪ întrebărilor de evaluare , care solicită emiterea unei judecăți proprii de valoare asupra
aspectelor întâlnite.
Explicația este o expunere orală de scurtă durată, bazată pe argumentarea rațională, p rin
care profesorul prezintă coerent și cursiv însușiri, relații, cauze, condiții de realizare, privind
fenomenele sau sistemele fizice. Prin explicație profesorul face generalizări, interpretează
aspecte mai subtile, obține un plus de clarificare uzând de comparație, analiză și demonstrație
logică.
Prelegerea școlară este o expunere sistematică și continuă, mult mai amplă ca
explicația, acoperind o oră și uneori două. Metoda se recomandă claselor terminale de liceu.
Importante devin aici argumentările, motivațiile, explicațiile, confruntările de idei și concepții.

90
Prelegerea solicită din partea elevilor o gândire abstractă deja consolidată. Prelegerea poate fi
însoțită de prezentarea unor materiale intuitive și ilustrative, de prezentări powerpoint etc.
Temele care se pretează la o astfel de tratare sunt cele care in troduc noțiuni sau concepte
noi, de mare complexitate și profunzime, unele teorii fizice, privirea retrospectivă asupra unor
capitole mari sau privind evoluția unor idei directoare din fizică. Printre temele care pot fi
prezentate sub formă de prelegere se pot cita: ”Câmpul electromagnetic, propagarea sa; unde
electromagnetice”; ”Noțiuni de teoria relativității restrânse”; ”Radioactivitatea naturală și
artificială; legile dezintegrării rdioactive” etc.
Prelegerea școlară se termină cu discuții de sinteză prin care se verifică gradul de
înțelegere a celor prezentate, când elevii pun întrebări și primesc explicații suplimentare.
Demonstrația este metoda didactică intuitivă prin care profesorul prezintă în fața
elevilor experiențe, procese, material ilustra tiv, desene la tablă, machete, prezentări powerpoint,
cu scopul de a înlesni contactul direct cu realitatea și a asigura astfel cunoașterea științifică a
acesteia. Metoda demonstrației se asociază în mod frecvent cu o metodă verbală, mai ales cu
conversați a, iar discuția euristică are rolul să orienteze mecanismele și procesele gândirii
elevilor spre sesizarea aspectelor esențiale.
După felul materialului demonstrativ demonstrația poate fi: observație, experiment
demonstrativ, demonstrație figurativă (cu d esen, cu modele, cu mijloace audiovizuale).
Exemple de experimente demonstrative care se pot efectua de către elevi într -o lecție
care nu este lucrare de laborator: ”Deformări elastice”, ”Studiul ciocnirilor”, ”Compunerea
forțelor”, ”Verificarea legii lui Ohm” etc.
Demonstrația cu ajutorul desenului se poate asocia experimentului în diverse momente:
□ la optică geometrică mai întâi se face experimentul și apoi se desenează mersul razelor în
sistem;
□ la electricitate mai întâi se desenează și se discută s chema montajului și abia după aceea se
face experimentul.
Unele situații dinamice necesită mai multe desene ale sistemului la momente diferite,
ca la motorul în patru timpi.
Experimentul este realizarea intenționată a fenomenului sau procesului studia t, în
scopul observării lui directe, a măsurării unor parametri, ca și a modificării evoluției acestuia,
spre a pune în evidență unele conexiuni cauzale. Experimetul este metoda fundamentală de
cunoaștere în fizica -știință ca și în fizica școlară.
Folos irea experimentului ca metodă didactică presupune din partea elevilor o gândire
formală (abstractă) consolidată, stăpânirea raționamentului ipotetico -deductiv și a celui
inductiv.

91
Experimentul poate fi:
▪ cu caracter de cercetare (redescoperire);
▪ cu car acter demonstrativ (efectuat de profesor sau elevi);
▪ de formare a deprinderilor și abilităților experimentale.
Conform naturii sale, experimentul este calitativ sau cantitativ ; în primul caz fenomenul
este doar observat, în scopul stabilirii legăturilor cauzale și modului de evoluție. Experimentul
cantitativ este complet, măsurarea parametrilor sistemului necesitând aparatură adecvată și
condiții de diminuare a erorilor de măsură.
În funcție de rezultat, experimentul este pozitiv sau negativ; este poz itiv când verifică
ipotezele ce au stat la baza acestuia, sau când confirmă așteptările elevilor. În cele mai multe
cazuri se face experiment pozitiv. Un exemplu de experiment negativ este cel ce arată că forța
de frecare la alunecare nu depinde de aria suprafeței de contact ci de natura suprafețelor și de
apăsarea normală.
Este recomandat ca jumătate din activitatea didactică de fizică să aibă caracter
experimental.
În condițiile în care evoluția civilizației vine cu noi și noi tehnologii, sistemul de
învățământ dispune în prezent de cel mai puternic instrument de instruire și educație din istoria
sa: calculatorul. Calculatorului îi revine un rol deosebit în modelarea, reproducerea și studierea
fenomenelor, proceselor naturale, proceselor tehnologice p rin realizarea experimentelor
virtuale. Ca și experimentul de laborator, orice experiment virtual, realizat pe calculator, are la
bază aceleași modele fizice, aceleași modele matematice (teoretice). Orice model fizic și orice
teorie din fizica -știință pot fi testate și confirmate (respectiv infirmate) prin experimentul
virtual. Durata unui experiment virtual este de doar câteva minute, în timp ce o lucrare de
laborator pote dura chiar și 20 de minute, deci se câștigă timp prețios, se mărește volumul de
informație comunicat într -o unitate de timp, învățământul este centrat pe elev, care dobândește
de unul singur propriile cunoștințe. Experimentul virtual vine să completeze și nu să substituie
pe cel real sau de laborator, care își are locul și valoarea sa.
Exersarea sau exercițiul este metoda de învățământ prin care se urmărește formarea
conștientă și consolidarea unor acțiuni mintale și motrice, care se fixează ca priceperi și
deprinderi de aplicare, prin gândire logică, a cunoștințelor.
Dezvoltarea capacit ăților de gândire și de aplicare a cunoștințelor teoretice și practice
se realizează prin rezolvări de probleme, diversificate ca arie de ilustrare a fenomenelor, ca
metode de rezolvare, ca grad de dificultate. Problemele ocupă peste o treime din timpul af ectat
pregătirii școlare la fizică.
Exersarea deprinderilor practice se face prin lucrările de laborator.

92
La lecțiile de recapitulare -sistematizare, exersarea trebuie să urmărească rezolvarea
unor probleme complexe. Gradul maxim de dificultate îl au pro blemele pentru pregătirea
concursurilor școlare de fizică.
Descoperirea (redescoperirea) este o metodă euristică și creativă, care pune pe elevi în
situația de a afla singuri adevărul științific, refăcând experimental și rațional calea de obținere
a cuno ștințelor de asimilat. Elevii redescoperă rapid ceea ce știința a descoperit prin cercetări
laborioase și de durată, pe căi întortochiate.
Metoda descoperirii permite nu numai însușirea cunoștințelor, ci și conștientizarea
mijloacelor de a obține aceste c unoștințe, ca și formarea priceperilor și deprinderilor implicate.
Problematizarea
Învățarea prin rezolvarea de probleme (problem -solving) este o variantă a euristicii mai
complexă, de aplicare a teoriei învățării prin descoperire. Intră ușor în combina ție cu alte
metode: lucrări experimentale, studiu de caz, dezbatere, lucrări practice etc.
Problematizarea este metoda didactică în care cunoștințele de asimilat sunt astfel
prezentate încât constituie dificultăți pentru elev, acesta neavând un răspuns gata elaborat.
Problematizarea se obține prin acțiunea profesorului de a crea situații problematice sau prin
întrebări dilematice.
Situațiile problematice nu se confundă cu problemele. Semnificația problematizării este
de conflict interior pentru elev, co nflict generat de nepotrivirea dintre ce cunoaște el sau se
așteaptă să se întâmple și ceea ce i se cere sau constată că se produce. O întrebare devine
problemă atunci când generează o stare psihică de curiozitate, de nedumerire, de uimire sau de
incertitu dine.
Există mai multe posibilități de problematizare și anume: prin unele probleme de fizică,
prin experiment (demonstrativ și chiar distractiv), prin enunțarea unor noi principii și legi.
Exemplu de experiment problematic (demonstrativ) : pe un plan în clinat un disc de
aluminiu prevăzut excentric cu o incluziune de plumb, se va rostogoli, urcând pe plan (dacă
plumbul era inițial în partea superioară a discului). Paradoxul se explică prin realizarea
minimului de energie potențială a discului care deși u rcă, își coboară totuși centrul de greutate.
Exemplu de problematizare prin enunțarea unei legi : primul principiu al dinamicii;
elevii nu înțeleg imediat de ce un corp lăsat liber nu se oprește, ci -și continuă mișcarea rectilinie
și uniformă. Ei nu se așt eptau la o astfel de comportare întrucât mișcările cunoscute de ei aveau
loc în prezența frecării, când corpul lăsat liber se oprea.
Un alt exemplu de situație -problemă : la clasa a VI -a studiul mișcării poate avea ca punct
de plecare următoarea problemă: ”Pe un râu înoată o rață în susul apei, rămânând mereu lângă
un vas cu grăunțe pe un mal; rața e în mișcare ori nu?” [42]

93
Algoritmizarea este un set de reguli, operații , indicații, raționamente, fiind specifice
unei clase de probleme sau activități și care, aplicat la oricare problemă sau activitate din clasa
dată, duce la rezolvare.
Algoritmii pot fi formule, raționamente, instrucțiuni de ghidare a activității.
Fizica are algoritmi specifici, de exemplu: algoritmul stabilirii unității de măsură a unei
mărimi fizice. Pe mari capitole s -au elaborat algoritmi de rezolvare a unor probleme specifice,
cum ar fi pentru problemele de dinamică, pentru problemele de calorimetrie , pentru cele de
optică geometrică, de rețele electrice etc.
Observația sistematică este o metodă de certă valoare euristică participativă. Ea
favorizează o percepție polimodală – prin multiple simțuri, detectarea și extragerea unor noi
informații, valori ficarea inteligentă a materialului faptic cules și interpretarea datelor sesizate,
exprimarea lor prin mijloace diferite (referate, tabele, desene, grafice etc.).
Învățarea prin observare este un veritabil exercițiu de gândire analitică și sintetică,
cauzală și inductivă; ea dezvoltă răbdarea și tenacitatea, consecvența și calmul, imaginația și
perspicacitatea.

2.3.2. Inducția și deducția, analogia și modelarea, în metodele de predare -învățare a fizicii
Inducția reprezintă un raționament pe baza căruia din analiza cunoștințelor despre
diferite obiecte dintr -o clasă, se obține o concluzie generală care conține o anumită proprietate
despre toate obiectele din clasa respectivă [48].
Mecanismul concluziei inductive îl constituie extrapolarea rezultatelor u nui număr finit
de experiențe pentru toate cazurile analoage. De exemplu, verificând experimental că oțelul,
cuprul, aluminiul, conduc curentul electric, se ajunge la generalizarea inductivă că toate
metalele sunt electroconductoare.
Inducția se folosește în procesul de predare -învățare a fizicii ca metodă de explicare de
către profesor a noilor cunoștințe. Elevii sunt învățați să construiască generalizări inductive în
timpul conversației euristice, în timpul analizei și comparației rezultatelor experiment ului
demonstrativ sau frontal.
În mod inductiv se introduc în fizică dependența intensității curentului electric de
tensiune, a rezistenței electrice de lungime, de aria secțiunii transversale și de natura
materialului, legile efectului fotoelectric etc.
Utilizarea metodei inductive dezvoltă la elevi spiritul de observație, îi învață să observe
generalul din obiecte și fenomene. Prin această metodă se dezvoltă totodată gândirea concretă .

94
Pentru dezvoltarea gândirii teoretice, a gândirii abstracte se folosesc metodele teoretice
de cercetare: abstractizarea, idealizarea, experimentul mintal, analogia, deducția etc.
Ca urmare a abstractizării față de laturile și caracteristicile nesemnificative, fenomenele
naturale complexe se simplifică. Abstractiz area permite să se stabilească mai ușor legăturile
dintre mărimile și parametrii care caracterizează fenomenul studiat. Toate legile stabilite
experimental (la fel ca și legile stabilite teoretic) sunt legi abstracte. Elevii fac cunoștință cu
procesul de a bstractizare destul de des în rezolvarea problemelor.
Abstractizarea este operația gândirii prin care se desprind și se rețin unele din
caracteristicile și relațiile importante ale obiectului studiat, iar generalizarea este operația
logică prin care se tr ece de la noțiuni cu o sferă mai restrînsă la noțiuni cu sferă mai largă.
În procesul de tratare teoretică a cunoștințelor de fizică se folosește un alt tip de
abstractizare – idealizarea , adică înlocuirea mintală a obiectului real cu obiectul ideal
(mode lul).
Modelul fizic este un sistem, material sau teoretic, ce înlocuiește un alt sistem, mai
complex, care trebuie studiat. Modelul este o simplificare a originalului, ce mai reține totuși
aspectele esențiale ale acestuia, neglijându -le pe cele nesemnific ative, încât modelul să fie mai
accesibil înțelegerii și cercetării. În fizică sunt cunoscute și se folosesc pe scară largă modelele
atomului, moleculei, gazului ideal, corpului rigid etc. Ca bază pentru construirea modelului
servesc faptele empirice. De e xemplu, construirea modelului gazului ideal se bazează pe legile
empirice ale gazelor.
Cu toate că modelul corespunde obiectului real, el reprezintă o construcție abstractă și
nu reflectă întreaga multitudine de proprietăți ale obiectului studiat. De ace ea, posibilitatea
transferului de cunoștințe de la model la original necesită confirmarea experimentală. De
exemplu, modelul lui Bohr este bun pentru atomul de hidrogen deoarece formula lui Rydberg
(pur empirică) poate fi dedusă teoretic pe baza modelului lui Bohr.
Odată cu descoperirea de noi fenomene însă, care nu se mai pot încadra în vechiul
model, devine imperios necesară transformarea acestuia. Așa s -a întâmplat cu conceptul de
undă electromagnetică căreia, se credea că îi este necesar ca mediu de p ropagare un mediu
numit eter. Deoarece însă polarizarea nu putea fi explicată prin concepția clasică a lui Fresnel,
după aproape un secol, a fost admisă existența undei electromagnetice fără mediu special de
propagare, pășindu -se astfel pe o treaptă de abs tractizare superioară. Succesiunea teoriilor este
reglată de principiul corespondenței conform căruia o teorie nouă are o sferă de aplicabilitate
mai largă decât o teorie mai veche. Odată descoperită, noua teorie poate fi legată de vechea
teorie printr -o lege matematică [49].

95
Modelarea antrenează elevii în tehnica observației sistemice și totodată informează
elevii asupra evoluției cunoașterii științifice (succesiunea teoriilor fizicii). Prin modelare,
gândirea elevilor este orientată spre descoperirea ad evărului prin raționament analogic.
Analogia (asemănarea obiectelor, fenomenelor, noțiunilor) ca tip de învățare duce la
concluzii și raționamente aproximative și la rezultate mai puțin riguroase, existând riscul de a
transfera de la un termen la celălalt proprietăți care de fapt să nu existe. Unele analogii sunt
binecunoscute în fizică: analogia hidrodinamică a curentului electric ce consideră curentul ca
un fluid ce se deplasează prin conducte. Există analogii reflectate și în terminologie: capacitatea
calorică și cea electrică, prin analogie cu capacitatea vasului de a înmagazina un lichid etc.
Concluzia efectuată pe baza analogiei este de regulă probabilistică și necesită verificare
experimentală.
Forma principală de concluzionare logică în cercetări le teoretice o constituie deducția .
Legile, relațiile cantitative, dependențele funcționale dintre parametrii fizici, se obțin în general
prin raționament deductiv.
Deosebirea esențială dintre inducție și deducție nu constă în tipul concluziilor, mai
gene rale sau mai puțin generale la care se ajunge, ci în rolul gnoseologic al lor. Inducția se
bazează întotdeauna pe rezultatele observațiilor, experiențelor, practicii, reprezintă un rezultat
al analizei și generalizării și este o metodă de obținere a unor j udecăți probabilistice. Deducția
reprezintă deducerea unor judecăți din altele în conformitate cu legile și regulile logicii, se
folosește în principal la nivel teoretic al cunoașterii și operează exclusiv în planul conceptelor.
Raționamentul ipotetico -deductiv nu poate fi rupt de modelare, mai precis de cea
matematică. Descrierea realității și prezicerea unor fenomene se face cu ajutorul aparaturii
matematice. Cu privire la modelarea matematică se pot face observațiile:
▪ un model este întotdeauna postula t, niciodată stabilit experimental;
▪ rezultatele modelărilor matematice pot fi verificate cu precizia celor mai bune instrumente;
▪ aceste rezultate au fost confirmate prin experiențe;
▪ consecințele care pot fi stabilite dintr -o analiză matematică au condus adesea la prezicerea
unor efecte necunoscute la momentul respectiv (neutrino – particula postulată de Pauli din
considerente de conservare a energiei și a cărei existență a fost confirmată experimental
ulterior);
▪ modelele matematice noi nu le înlo cuiesc complet pe cele vechi, acestea din urmă se regăsesc,
ca și cazuri limită a celor noi (pentru v«c legile teoriei relativității restrânse coincid cu legile
relativității clasice);
▪ teoria este un model.

96
2.3.3. Aplicarea metodelor active în predarea disciplinei fizică
2.3.3.1. Metoda cubului
Este o metodă consacrată dezvoltării gândirii critice. Metoda dovedește virtuți formative
focalizate în următoarele direcții: activizare a elevului și conștientizare, inițiere în argumentarea
raționa lă, capacitate de a colabora, a -și asuma sarcini în grup, a dialoga constructiv [50].
Metoda presupune explorarea unui subiect din mai multe perspective permițând o
abordare complexă și integratoare a acesteia.
Etapele metodei:
▪ Se confecționează un cub pe ale cărui fețe se notează următoarele instrucțiuni:
Descrie/Definește, Compară, Asociază, Analizează, Aplică, Argumentează;
▪ Se anunță tema/subiectul pus în discuție;
▪ Se parcurge unitatea de conținut propusă (texte, materiale auxiliare, articole etc .);
▪ Se împarte clasa de elevi în 6 echipe eterogene, fiecare echipă alegându -și un lider ca purtător
de cuvânt al acesteia;
▪ Fiecare echipă examinează tema propusă din perspectiva cerinței înscrise pe una din fețele
cubului și care i -a fost repartizată de către profesor sau care i -a revenit prin aruncarea zarului;
▪ Liderul fiecărei echipe prezintă în fața clasei produsul grupei;
▪ La final se poate aplica o probă cu 6 itemi pentru a sonda gradul de înțelegere și însușire a
subiectului pus în discuție.
Exemplul 1
Clasa a VII -a
Unitatea de învățare: Forța
Titlul lecției: Forța de frecare
1. Definește : ce sunt forțele de frecare.
2. Analizează : care este direcția și sensul forței de frecare.
3. Compară : → efortul depus atunci când împingi un dulap pe parchet cu efortul depus
când îl împingi pe gresie;
→ forța cu care împingi banca pentru a o urni de pe loc cu forța cu care
o împingi după ce ai pus -o în mișcare;
→ efortul depus la împingerea unui dulap atunci când se sprijină direct
pe podea, cu efortul depus când se sprijină pe niște rotile.
4. Asociază : prezintă situații din viața reală ce sunt dependente de forțele de frecare.
5. Argumentează : → de ce gimnastele se dau cu pudră de talc?
→ de ce cauciucurile mașinii nu trebuie să fie tocite (uzate)?

97
→ de ce când este polei se presară nisip pe șosea?
→ de ce peștele ne alunecă din mâini?
6. Aplică : → explică mersul oamenilor;
→ explică anumite situații în care este util să micșorăm forța de frecare
și cum se poate face acest lucru.
Exemplul 2
Clasa a XII -a
Unitatea de învățare: Fizica nucleară
Titlul lecției: Reacția în lanț. Reactorul nuclear
1. Descrie : fisiunea nucleară stimulată.
2. Compară : fisiunea spontană cu fisiunea indusă.
3. Analizează : condițiile în care se obține reacți a în lanț.
4. Asociază : reactorul nuclear cu scopurile în care este utilizat.
5. Aplică : explică cum se poate realiza protecția în cazul reactoarelor nucleare.
6. Argumentează : pro și contra pentru producerea energiei electrice utilizând centralele
nuclea re.
Exemplul 3
Clasa a XI -a
Unitatea de învățare: Unde mecanice
Titlul lecției: Sunetul
1. Descrie : modul de propagare a sunetului.
2. Compară : sunetul cu zgomotul.
3. Analizează: modul cum sunt percepute sunetele.
4. Asociază : care sunt efectele expunerii la zgomot?
5. Aplică : explică cum ne putem proteja de poluarea fonică.
6. Argumentează : de ce ultrasunetele pot fi atât nocive cât și benefice?
2.3.3.2. Diagrama Venn
Metoda stimulează creativitatea elevilor și poate fi aplicată cu eficiență ma ximă la
sistematizarea cunoștințelor, la reordonarea ideilor unui conținut abordat.
Metoda se utilizează pentru a pune în evidență trăsăturile, caracteristicile comune și pe
cele diferite a două idei, concepte, obiecte, sisteme, noțiuni etc. Se prezintă sub forma a două
cercuri intersectate. În primul cerc se notează caracteristicile primului termen al comparației,
în cel de -al doilea cerc trăsăturile celui de -al doilea termen, urmând ca în zona de intersecție să
se noteze elementele comune celor doi ter meni.

98
Tehnica se aplică cu succes în etapa de reflecție și chiar în procesul de evaluare a
cunoștințelor fiind o bună tehnică de evaluare formativă a cunoștințelor elevilor.
Exemplul 1
Clasa a IX -a
Unitatea de învățare: Legi în mecanica newtoniană
Titlul lecției: Legea lui Hooke. Forța elastică
(Î) Evidențiați asemănările și deosebirile dintre forța deformatoare și forța elastică.

Figura 2.2. Diagramă Venn
Exemplul 2
Clasa a X -a
Unitatea de învățare: Motoare termice
Titlul lecției: Motoare termice
(Î) Evidențiați asemănările și deosebirile între motorul Otto și motorul Diesel.

99

Figura 2.3. Diagramă Venn
2.3.3.3. Ciorchinele
Metoda poate fi considerată o variantă a brainstormingului sub formă grafică și permite
conștientizarea relațiilor dintre eleme ntele învățate. Poate fi utilizată atât în etapa de evocare ,
cât și în etapa de reflecție . Metoda poate fi utilizată pentru a rezuma ceea ce s -a studiat, servind
la informarea elevului despre anumite cunoștințe sau conexiuni pe care acesta nu era conștient
că le are în minte.
Realizarea ciorchinelui presupune comparații, clasificări, ierarhizări, raționamente.
Poate fi realizat individual, în perechi sau ca activitate de grup.
Etapele metodei:
▪ Se scrie un cuvânt sau o propoziție -nucleu ce urmează a fi cercetată în mijlocul tablei sau a
unei foi de hârtie;
▪ Se cere elevilor să scrie cuvinte sau sintagme ce le vin în minte legate de subiectul respectiv;
▪ Pe măsură ce se scriu cuvinte, idei noi, se trag linii între ideile interconectate;
▪ Activitatea ia sfârșit când s -au epuizat toate ideile sau când s -a atins limita de timp acordată.

100
Exemplu

Figura 2.4. Ciorchine
2.3.3.4. Metoda mozaicului
Este o metodă ce îmbină studiul individual cu cooperarea în echipă. Metoda are un
pronunțat caracter formativ, c ontribuind la creșterea stimei de sine a elevilor, la dezvoltarea
abilităților de comunicare, diminuând totodată tendința de ierarhizare în cadrul grupului.
Etapele metodei:
▪ stabilirea temei , în care un subiect mai complex este divizat în 4 -5 subteme numerotate;
▪ formarea echipelor de învățare , constituie etapa în care clasa este împărțită în grupuri
eterogene de câte 4 -5 elevi, fiecare elev primind un număr de la 1 la 4 -5, el urmând să
aprofundeze subtema cu numărul respectiv și să devină ”expert” în subiectul respectiv;
Se distribuie echipelor fișe cuprinzând tema și subtemele aferente și totodată seturi de
materiale didactice necesare studierii temelor.

101
▪ constituirea grupurilor de experți : după ce au studiat independent, experții cu același număr
se reunesc în grupuri, unde dezbat subtema ce le revine. Fiecare prezintă un raport individual
realizat în timpul studiului individual. În urma discuțiilor în cadrul grupului se stabilesc noile
date ale subtemei și modul în care vor prezenta colegilor noil e cunoștințe în momentul revenirii
la echipa inițială;
▪ revenirea experților la grupa inițială : odată reveniți în echipa inițială, fiecare expert va
prezenta colegilor conținutul pregătit. Totodată fiecare expert își însușește cunoștințele pe care
le prez intă experții celorlalte subteme. În această fază practic elevii se instruiesc reciproc,
profesorul stimulându -i în a discuta, a pune întrebări, a exprima puncte de vedere.
La sfârșitul lecției fiecare elev va trebui să stăpânească conținuturile tuturor s ubtemelor
și nu doar pe cel al subtemei în care a fost expert. Se construiește astfel mozaicul prin alipirea
tuturor părților componente ale temei puse în discuție.
Exemplul 1
Clasa a VII -a
Tema de aprofundat: Percepția sunetelor
Subteme aferente: 1. Alcă tuirea urechii
2. Funcționarea urechii
3. Sensibilitatea urechii
4. Poluarea sonoră
Exemplul 2
Clasa a VII -a
Tema de aprofundat: Ochiul
Subteme afetente: 1. Structura ochiului
2. Formarea imaginii
3. Defecte de vedere
4. Iluzii optice
5. Distingerea culorilor
Exemplul 3
Clasa a VIII -a
Tema de aprofundat: Radiații X
Subteme aferente: 1. Istoric privind radiațiile X
2. Obținerea radiațiilor X
3. Proprietățile radiațiilor X
4. Aplicații ale radiațiilor X

102
Exemplul 4
Clasa a VIII-a
Tema de aprofundat: Utilizări ale radioactivității
Subteme aferente: 1. Trasori radioactivi
2. Radioterapia
3. Determinarea vârstei obiectelor vechi cu ajutorul 14C
4. Controlul nedistructiv al materialelor
Exemplul 5
Clasa a VIII -a
Tema de aprofundat: Efectele biologice ale radiațiilor. Radioprotecția
Subteme aferente: 1. Mărimi și unități pentru măsurarea efectelor radiațiilor
2. Detectori de radiații
3. Efecte biologice ale iradierii
4. Radioprotecția
2.3.3.5. Metoda SINELG (Sist emul Interactiv de Notare pentru Eficientizarea Lecturii și
a Gândirii)
Este o tehnică de lectură interogativ -analitică a unui text, prin care poate fi monitorizat
gradul de înțelegere a textului de către elevi, scopul fiind de a realiza sensul acestuia, de a
compara noile informații extrase în urma lecturii cu cunoștințele anterioare.
Metoda îl stimulează pe elev, îi permite să socializeze, îl învață să -și monitorizeze
înțelegerea și îi ușurează drumul spre învățarea autodirijată. Totodată, prin utilizar ea tehnicii
există posibilitatea ca elevul să descopere anumite cunoștințe sau conexiuni pe care le deținea
dar de care nu era conștient că le are în minte.
Metoda poate fi folosită atât în etapa de evocare , stimulând gândirea înainte de a studia
mai teme inic o anumită temă, cât și în etapa de reflecție , folosită ca mijloc de a rezuma ceea ce
s-a studiat.
Etapele metodei:
▪ Se citește textul cu atenție de către elev;
▪ Pe parcursul lecturării, elevul notează pe marginea lui niște semne cu următoarea semni ficație:
„√” – când informația este cunoscută, confirmă ceea ce știe sau crede că știe;
„+” – când informația întâlnită este nouă;
„-” – când informația citită este contradictorie, diferă de ceea ce știa;
„?” – când informația necesită documentare, d orește să afle mai multe despre lucrul
respectiv.
▪ Se sintetizează informațiile într -un tabel:

103
Tabelul 2.2. Reprezentarea tabelului SINELG
√ + – ?

▪ Se discută în perechi sau pe grupe ideile din text;
▪ Se trag concluziile finale printr -o discuție frontală.
Exemplu
Clasa a VIII -a
Unitatea de învâțare: Electrizarea corpurilor. Sarcina electrică
Se lecturează textul intitulat „Fenomene electrice în atmosferă: fulgerul și trăsnetul” din
manualul de fizică de clasa a VIII -a, Editura Radical
Tabelul 2.3 . Tabel SINELG
√ + – ?
▪ Fulgerele și tunetele se
produc de obicei în zilele
călduroase și umede de
vară;
▪ Fulgerul este
descărcarea electrică
dintre doi nori;
▪ Tunetul este zgomotul
ce însoțește fulgerul și
trăsnetul;
▪ Paratrăsnetul este
folosit pentru protecția
clădirilor înalte;
▪ În timp de furtună nu
trebuie să ne adăpostim
sub copaci înalți;
▪ Paratrăsnetul a fost
inventat de Benjamin
Franklin. ▪ Fulgerul este
descărcarea electrică
dintre doi nori electrizați
cu sarcini de semne
contrare;
▪ Trăsnetul este
descărcarea electrică
dintre baza unui nor
electrizat și sol;
▪ În nor există mari
diferențe de temperatură
ce determină apariția
curenților de convecție;
▪ Curenții de convecție,
prin frecare, electrizează
norul;
▪ Aerul din interiorul
canalului de scurgere a
sarcinilor electrice se
dilată brusc și provoacă o
undă de șoc numită
tunet. ▪ Pământul e conductor?
De ce? ▪ Paratrăsnetul funcțio –
nează pe baza
„proprietății vârfurilor
ascuțite” de a favoriza
scurgerea electronilor;
▪ De ce fulgeru l are
forma în zig -zag?
2.3.3.6. Metoda ȘTIU – VREAU SĂ ȘTIU – AM ÎNVĂȚAT
Metoda pleacă de la ideea de bază că experiența anterioară a elevului trebuie considerată
punct de plecare atunci când se prezintă informații noi:
Știu – accesarea cunoștințelor deja deținute de elevi;
Vreau să știu – determinarea a ceea ce elevii doresc/trebuie să învețe;
Am învățat – reactualizarea a ceea ce s -a învățat.
În aplicarea acestui model de predare – învățare instrumentul de lucru îl reprezintă
lectura unui text.
Etapele metodei:
▪ Se anunță tema ce urmează a fi abordată;

104
▪ Se cere elevilor să sintetizeze în prima rubrică a tabelului ideile legate de ceea ce știu despre
tema respectivă. Elevii pot lucra individual, în perechi sau în grupuri mici;
▪ Se cere elevilor să completeze în a doua rubrică a tabelului ce doresc să afle despre tema dată.
Aceste întrebări evidențiază nevoile elevilor de învățare în legătură cu subiectul propus;
▪ Se trece la lecturarea textului, care poate fi unul din manual, dintr -o revistă, d intr-o carte, de
pe fișe oferite de profesor etc. În timpul parcurgerii textului, pentru asigurarea unei lecturi
active, elevii pot utiliza sistemul de coduri descris la SINELG;
▪ După ce au citit textul, elevii revin asupra întrebărilor din a doua coloană , și constată la care
din ele au găsit răspunsuri în text. Răspunsurile aflate le vor trece în a treia coloană a tabelului:
Tabelul 2.4. Tehnica SVA
Știu Vreau să știu Am învățat

▪ Elevii compară ceea ce știau inițial (prima coloană) cu ceea ce au aflat (a treia coloană).
Totodată constată la care întrebări au aflat răspuns și care necesită încă un răspuns, acestea din
urmă putând constitui punct de plecare pentru investigații personale;
▪ Informația din ultima coloană poate fi organizată sub divers e forme, de exemplu ciorchine.
Exemplu
Clasa a VI -a
Unitatea de învățare: Fenomene electrice și magnetice
Titlul lecției: Magneți. Interacțiuni magnetice
Tabelul 2.5. Exemplificare a aplicării metodei „Știu – Vreau să știu – Am învățat”
Știu Vreau să știu Am învățat
▪ Magneții atrag corpurile ce conțin
fier;
▪ Magneții sunt de diferite forme;
▪ Magnetul are doi poli: N și S;
▪ Magneții se atrag sau se resping;
▪ Magneții pot fi folosiți la
închiderea penarului, a ușilor
dulapului etc. ▪ Ce sunt polii unui magnet?
▪ De ce polii magnetului se numesc
nord și sud?
▪ În ce condiții se atrag sau se
resping magneții?
▪ Ce se întâmplă dacă un magnet se
rupe în două? Obținem doi magneți
ce au doar câte un pol?
▪ Cum funcționează busola? ▪ Polii magnetului sunt două zone
distincte ale acestuia în care
atracția se manifestă mai puternic;
▪ Polii magnetului indică,
aproximativ, polii geografici ai
Pământului;
▪ Polii cu același nume se resping,
iar cei cu nume diferite se atrag;
▪ Polii unui magnet nu pot fi
separați;
▪ Pământul este un uriaș magnet.
2.3.3.7. Tabelul conceptelor
Este o metodă prin care poate fi organizată informația înaintea redactării unei lucrări,
referat, proiect etc. Metoda este utilă când se compară trei sau mai multe elemente. Criteriile de
bază se trec în partea de sus a tabelului, iar în partea stângă a ta belului se trec elementele ce
urmează să se compare.
Etapale metodei:
▪ Se prezintă materialul ce urmează a fi studiat și sarcina de lucru;

105
▪ Se organizează clasa de elevi (individual, în perechi, în grupuri mici), funcție de specificul
temei, de timpul disponibil, de obiectivele urmărite etc.;
▪ Se prezintă lucrările. În cazul în care s -a lucrat individual elevii se vor verifica în pereche,
dacă au lucrat în perechi se vor verifica în grupuri de câte 4 elevi, iar dacă au lucrat în grupuri
mici poate fi u tilizată metoda „Turul galeriei”.
Exemplul 1
Clasa a VII -a
Unitatea de învățare: Echilibrul mecanic al corpurilor
Titlul lecției: Pârghia – noțiuni generale
Sarcina de lucru: Studiați imaginile prezentate în următoarea planșă, comparați elementele
pârghii lor în funcție de repartizarea lor în corpul omenesc și completați rubricile din tabelul de
mai jos:
Tabelul 2.6. Tabelul conceptelor
Tip de pârghie Forța
rezistentă Punct de
sprijin Sursa forței
active Exemple
tehnice
Pârghie de genul I
Pârghie de genul II
Pârghie de genul III
Planșa ce se prezintă elevilor este următoarea:

Figura 2.5. Planșa „Pârghii în organismul uman”

106
Elevii completează tabelul:
Tabelul 2.7. Exemplificare a aplicării metodei „Tabelul conceptelor”
Tip de pârghie Forța
rezistentă Punct de
sprijin Sursa forței
active Exemple
tehnice
Pârghie de genul I Greutatea capului
(capul tinde să
cadă în față) Articulația
craniului cu
coloana vertebrală Mușchii cefei ce
opresc căderea
capului înainte Foarfeca, Cleștele,
Catapulta de la circ
Pârghie de genul II Greutatea
corpului Extremitatea
metatarsienelor Mușchii gambei,
inserția tricepsului
sural pe calcaneu Roaba, Pedala de
frână, Cleștele de
spart nuci
Pârghie de genul III Greutatea
antebrațului și a
mâinii Articulația cotului Mușchii brațului –
bicepsul brahial Penseta, Capsatorul
Prin acest exemplu se ilustrează totodată și o modalitate de abordare a
interdisciplinarității.
Exemplul 2
Clasa a X -a
Unitatea de învățare: Principiul I al termodinamicii
Titlul lecției: Aplicarea principiului I al termodinamicii la transformările gazului ideal
Sarcina de lucru: Sistematizați într -un tabel metodele de calcul pentru Q, L și ΔU pentru fiecare
tip de transformare: izocoră, izobară, izotermă și adiabatică
Tabelul 2.8 . Exemplificare a utilizării metodei „Tabelul conceptelor”
Mărimea
Procesul Q L ΔU
Izocor
T Cv 0
T Cv
Izobar
T Cp
T R Vp =
T Cv
Izoterm
if
VVlnTR
if
VVlnTR 0
Adiabatic 0
()f i v TT C−
T Cv
2.3.3.8. Metoda „Gândiți – Lucrați în perechi – Comunicați!”
Metoda se bazează pe colaborare, fiecare elev reflectând inițial individual asupra unor
informații, după care lucrează împreună cu un coleg formulând idei comune vizavi de
informațiile analizate.
Etapele metodei:
▪ Profesorul adresează un set de întrebări elevilor sau stabilește sarcini de lucru;
▪ Se solicită elevilor un răspuns individual consemnat în scris;
▪ Se analizează răspunsurile în perechi, urmând apoi formularea unui răspuns comun;
▪ Se comunică întregii clase rezultatele deliberărilor câtorva perechi.

107
Exemplu
Clasa a XII -a
Unitatea de învățare: Fizica nucleară
Titlul lecției: Interacțiunea radiației nucleare cu substanța
Profesorul stabilește următoarele sarcini de lucru:
1. Determinați aspecte ale interacțiunii cu substanța;
2. Enumerați câteva caracteristici ale neutronului;
3. Formulați câteva concluzii.
Elevii răspund la sarcinile precizate de profesor:
1. • În cazul particulelor grele purtătoare de sarcină electrică interacțiunea este de natură
coulombiană, ciocnirile particule – electroni pot duce la ionizarea atomilor, iar ciocnirile
particulă – nucleu duc la împrășt ieri mari ale particulei proiectil;
• În cazul particulelor ușoare purtătoare de sarcină electrică interacțiunea este de natură
coulombiană, parcursul în mediu al particulelor este mai mare datorită vitezei mai mari a
acestora, interacțiunea cu electroni i conduce la împrăștieri mai mari;
• În cazul radiației electromagnetice, se produce efect fotoelectric extern și efect
Compton, se generează perechi electron -pozitron.
2. • Are sarcină electrică nulă;
• Masa neutronului este apropiată de masa protonulu i;
3. • Interacțiunea radițiilor nucleare cu substanța poate produce radiație electromagnetică,
efect fotoelectric extern, efect Compton sau poate duce la ionizarea substanței;
• În cazul neutronilor pot avea loc reacții nucleare sau emisie de radiație γ în urma
capturării acestora de către nucleu, în funcție de energia cinetică a neutronilor incidenți;
• Neutronii activează materialele, adică duc la apariția radiactivității artificiale. La
rândul lor radionuclizii artificiali ionizează substanța.
2.3.3.9. Brainstormingul
Metoda reprezintă o modalitate eficientă de a produce idei noi, fiind o tehnică adesea
utilizată pentru stimularea creativității în condițiile activităților ce se desfășoară în grup.
Brainstormingul poate fi asociat altei metode, sau poate figura ca procedeu în cadrul altei
metode.
Ședințele de brainstorming au la bază două principii:
• cantitatea de idei este cea care permite obținerea unor soluții de calitate;
• evaluarea soluțiilor se face „amânat”, într -o altă etapă, eventual du pă o zi sau două de la
emiterea lor de către membrii grupului.
Pornind de la aceste principii regulile brainstormingului de grup devin:

108
1. Nu criticați ideile altora și nu cenzurați ideile voastre!
2. Manifestați -vă liber imaginația!
3. Produceți idei în număr cât mai mare!
4. Serviți -vă de ideile celorlalți pentru a produce noi idei!
Etapele metodei:
• Se comunică sarcina de lucru/întrebarea de către profesor;
• Se enunță cele 4 reguli fundamentale;
• Se înregistrează ideile: individual, în perechi, în grupuri;
• Se prezintă ideile frontal: pe tablă, flip -chart.
Evaluarea ideilor nu este obligatorie; dacă se face însă, are loc după intervalul de
amânare, când se vor ordona ideile valabile sau aplicabile imediat, ideile cu șanse de a fi aplicate
în viito r, și ideile năstrușnice ce nu au șanse de aplicabilitate și nu sunt o soluție pentru problema
abordată (pusă în discuție).
Exemplul 1
Clasa a VII -a
Unitatea de învățare: Fenomene termice
Titlul lecției: Căldura. Temperatura
Întrebarea adresată de profesor : Dacă puneți o sticlă cu apă caldă în apa rece a unui lac de
munte se va modifica temperatura apei lacului? Dar a apei din sticlă?
Posibile răspunsuri ale elevilor :
▪ Apa din sticlă se răcește;
▪ Apa din lac nu își modifică starea de încălzire;
▪ Dacă ave m o sticlă mai mare de apă echilibrul termic se realizează după un timp mai lung etc.
Exemplul 2
Clasa a VIII -a
Unitatea de învățare: Mecanica fluidelor
Titlul lecției: Presiunea hidrostatică
Întrebarea adresată de profesor : Scufundările submarine prezintă vreun pericol pentru
scafandri?
Posibile răspunsuri ale elevilor :
▪ Dacă scufundarea este liberă, pe măsură ce coboară volumul aerului din plămâni scade datorită
presiunii hidrostatice; plămânii conțin un volum mic de aer cu presiune foarte mare;
▪ Dacă folosește butelii cu aer comprimat, plămânii vor conține aer cu presiunea mai mare decât
presiunea hidrostatică înconjurătoare, ceea ce poate provoca leziuni ale pereților pulmonari;

109
▪ Respirarea aerului comprimat în adâncuri favorizează dizolvarea azotulu i în sânge, provocând
„beția adâncurilor”;
▪ La revenirea la suprafață datorită scăderii presiunii bulele de gaz din sânge se dilată, blochează
circulația sanguină și se poate produce paralizia sau moartea etc.
Exemplul 3
Clasa a VIII -a
Unitatea de învățar e: Fizica nucleară
Titlul lecției: Armament nuclear
Întrebarea adresată de profesor : Ce efecte poate provoca o explozie nucleară?
Posibile răspunsuri ale elevilor :
▪ Suflul exploziei poate distruge clădirile aflate în zonă;
▪ Radiația termică poate provoca arsuri ale pilelii și incendii;
▪ Radiațiile nucleare eliberate în timpul exploziei provoacă boli grave;
▪ Precipitațiile radioactive contaminează suprafețe întinse etc.
Exemplul 4
Clasa a XI -a
Unitatea de învățare: Unde mecanice
Titlul lecției: Caracteristicile sunetului
Întrebarea adresată de profesor : De ce aceeași notă muzicală emisă de o vioară și de o trompetă
sună diferit?
Posibile răspunsuri ale elevilor :
▪ Probabil din cauză că instrumentele sunt confecționate din materiale diferite;
▪ Modificând lungimea corzii, respectiv a coloanei de aer care vibrează se modifică și înălțimea
sunetului etc.
2.3.3.10. Studiul de caz
O definiție sintetică a metodei acceptată de autori reprezentativi din domeniu este:
„metodă ce constă în confruntarea ele vului cu o situație reală de viață, prin a cărei observare,
înțelegere, analiză, interpretare urmează să realizeze un progres în cunoaștere” [50].
Metoda situează elevul în mijlocul realității concrete permițând înțelegerea esenței
adevărurilor și reținere a lor durabilă, cultivă spiritul de inițiativă, favorizează colaborarea și
socializarea.
După I. Cerghit se pot identifica următoarele etape ale metodei:
• Alegerea și lansarea cazului;
• Procurarea informației folosind metode de culegere a datelor: obser vare, experiment etc.;
• Sistematizarea materialului;

110
• Analizarea informațiilor culese;
• Formularea unor concluzii.
Exemplu
Clasa a IX -a
Unitatea de învățare: Optică geometrică
Titlul lecției: Lentile. Construcții de imagini
În lansarea studiului se pleacă de la întrebarea: Depind caracteristicile imaginii unui
obiect printr -o lentilă convergentă de poziția obiectului față de lentilă?
Elevii vor parcurge următorii pași:
▪ observă că dimensiunile și orientările imaginilor depi nd de poziția obiectului și de mărimea
acestuia, iar uneori imaginea nu poate fi prinsă pe un ecran. În această etapă se asociază metodei
studiului de caz o altă metodă, specifică fizicii, și anume experimentul pe grupe;
▪ construiesc la scară pe caiete im agini ale unor obiecte, cunoscând distanța focală a lentilei
convergente, poziția și mărimea obiectului; determină prin calcul poziția și mărimea imaginii;
▪ compară valorile calculate cu cele măsurate pe desenul efectuat la scară;
▪ caracterizează imagini le obținute precizând natura acestora: reale sau virtuale , poziția față de
obiect: drepte sau răsturnate și dimensiunea verticală: mai mari sau mai mici decât obiectul .
În final se poate asocia metoda „Tabelul conceptelor” pentru a sintetiza informațiile
extrase și concluziile obținute:
Tabelul 2.9. Sintetizarea rezultatelor obținute în urma studiului de caz [51]
Poziția
obiectului Caracteristicile imaginii
Poziția Natura Sensul Mărimea
d>2f f<d’<2f Reală Răsturnată I<O
d=2f d’=2f Reală Răsturnată I=O
f<d<2f d’>2f Reală Răsturnată I>O
d=f la infinit Reală Răsturnată Infinită
0<d<f la intersecția
prelungirii razelor
emergente Virtuală Dreaptă
I>O
2.3.3.11. Metoda investigației
Este o metodă de învățare prin cercetare , fiindu -i specifică activitatea independentă a
elevului de căutare, de cercetare, de reconstrucție și reinventare a adevărurilor, dirijarea de către
profesor fiind minimalizată.
În procesul de investigație științifică, elevii achiziționează atât cunoștințe științifice și
înțeleg totodată modul în care progresează și cum se construiește cunoașterea științifică.

111
Prin utilizarea metodei elevii învață să observe, să experimenteze, să compare, să
analizeze, să sintetizeze, să explice, să -și însușească îndemânări și calități specifice omului de
știință, cercetătorului.
Fundamentarea lecțiilor pe metoda investigației presupune parcurgerea etapelor [52]:
▪ Formularea întrebării de investigat și avans area unor ipoteze (etapa de Evocare -Anticipare);
▪ Colectarea probelor necesare testării explicațiilor posibile, analizarea și interpretarea
informațiilor, formularea unor concluzii preliminare (Explorare -Experimentare);
▪ Sintetizarea datelor și propunerea unor explicații, generalizări (Reflecție -Explicare);
▪ Testarea explicațiilor prin includerea altor cazuri particulare (Aplicare);
▪ Valorificarea noilor cunoștințe, extinderea sferei acestora (Transfer).
Exemplul 1 (investigație în grup)
Clasa a XI-a
Unitatea de învățare: Unde mecanice
Titlul lecției: Caracteristicile sunetului. Instrumente muzicale
În lansarea investigației se pleacă de la următoarele întrebări: Cum pot fi generate
sunetele? Ce factori influențează calitățile sunetului?
Elevi i vor parcurge următorii pași:
▪ reactualizează cunoștințe despre surse sonore, unde sonore, frecvență, lungime de undă, viteza
sunetului, sunet fundamental, armonici;
▪ identifică noțiunile relevante: sunet, ultrasunet, infrasunet, înălțimea sunetului, in tensitatea,
timbrul;
▪ sesizează corespondențele dintre frecvență și senzația auditivă, dintre amplitudinea undei
sonore și senzația auditivă pe care aceasta o generează etc.;
▪ utilizează tuburi sonore, corzi pentru a obține experimental sunete;
▪ exersea ză producerea unor sunete cu înălțimi diferite prin modificarea lungimii corzii care
vibrează și prin modificarea lungimii coloanei de aer care vibrează în eprubete umplute cu apă
până la nivele diferite;
▪ analizează fenomenele observate.
Exemplul 2 (investigație în grup)
Clasa a XI -a
Unitatea de învățare: Câmpul electromagnetic. Unda electromagnetică
Titlul lecției: Câmpul electromagnetic
În lansarea investigației se pleacă de la întrebarea: Există vreo legătură și condiționare
reciprocă între câmpul el ectric și cel magnetic?
Elevii vor parcurge următorii pași:

112
▪ reactualizează cunoștințele legate de sarcina electrică, câmpul electric, intensitatea câmpului
electric, câmpul magnetic, inducția câmpului magnetic, fluxul magnetic, fenomenul de inducție
electromagnetică;
▪ având la dispoziție bobină, galvanometru și fire de legătură realizează un circuit simplu cu
acestea, iar apoi introduc și scot din bobină un magnet observând ce se întâmplă cu acul
galvanometrului;
▪ având la dispoziție o sursă, un bec, u n întrerupător și fire de legătură realizează un circuit
simplu cu acestea, iar apoi apropie de conductor un ac magnetic când întrerupătorul este
deschis, respectiv închis, observând de fiecare dată comportarea acului magnetic;
▪ stabilesc conexiunile dint re fenomenele electrice și magnetice și analizează afirmațiile: „un
câmp electric variabil determină apariția unui câmp magnetic cu linii închise în jurul său” și
„un câmp magnetic variabil determină apariția unui câmp electric cu linii închise în jurul să u”;
▪ analizează imaginile prezentate în figurile de mai jos:

▪ observă că sensul liniilor de câmp electric este dat de sensul de rotire al unui burghiu drept
care înaintează în sens invers vectorului
→
B ;
▪ observă că sensul liniilor de câmp magnetic este dat de sensul de rotire al unui burghiu dr ept
care înaintează în sensul vectorului
→
E ;
▪ dau o definiție câmpului electromagnetic;
▪ stabilesc că între cele două câmpuri există o legătură biunivocă, cele două câmpuri generându –
se reciproc.
2.3.3.12. Metoda interviului
Este o m etodă de învățare prin cooperare . Utilizarea cooperării în învățare se bazează
pe faptul că o instruire guvernată de competiție, așa cum de multe ori se regăsește în
Figura 2.6. Câmp electric creat
de câmp magnetic variabil
Figura 2.7. Câmp magnetic creat
de câmp electric variabil

113
învățământul tradițional, poate induce sentimente negative elevilor, o interdependență negativă
prin care un elev nu poate câștiga decât în urma eșecului înregistrat de un coleg de -al său [53].
Elevii sunt împărțiți în microgrupuri ce împărtășesc obiectiv e comune și trebuie să
realizeze sarcini împreună. Ca variante ale metodei se poate utiliza interviul în perechi și
interviul în grup.
Exemplul 1 (interviul în perechi)
Clasa a XII -a
Unitatea de învățare: Fizica nucleară
Titlul lecției: Radiații nucleare
În această lecție pornind de la definiția radiațiilor nucleare, condițiile în care se produc,
efectele ce le au asupra substanțelor, se urmărește soluționarea problemei protecției la radiații.
În aceste context, urmărind ca obiectiv stabilirea modului în c are poate fi limitat efectul
radiațiilor γ, elevii, ghidați de profesor, își vor adresa întrebări reciproc, având de rezolvat
următoarele sarcini de lucru:
▪ să definească grosimea de înjumătățire;
▪ să explice noțiunea de atenuare a unui fascicul de radia ții γ într -un material;
▪ să explice ce reprezintă coeficientul de atenuare liniară;
▪ să stabilească legea de atenuare a fotonilor;
▪ să deducă expresia grosimii de înjumătățire plecând de la legea de atenuare.
Exemplul 2 (interviul în grup)
Clasa a XI -a
Unitatea de învățare: Unde mecanice
Titlul lecției: Ultrasunete și infrasunete
În prealabil, eventual în ora anterioară, profesorul le cere elevilor să se documenteze cu
privire la aplicațiile ultrasunetele și infrasunetelor, oferindu -le surse bibliograf ice, modalități
de căutare și selectare a informațiilor, organizând activitatea elevilor în grupuri, stabilind sarcini
de lucru pentru fiecare grup prin fișe de lucru.
După faza de documentare, lucrând în grupuri, elevii își vor adresa întrebări, urmărind :
▪ să descrie și să explice diverse aplicații ale ultrasunetelor în medicină: ecografia medicală,
utilizarea efectului termic al ultrasunetelor pentru distrugerea unor tumori, utilizarea
ultrasunetelor în scopuri terapeutice etc.; în industrie: defectosco pia ultrasonică, măsurarea
adâncimii mărilor, prelucrarea materialelor dure folosind fenomenul de cavitație etc.; în tehnica
militară: radare ș.a.m.d.;

114
▪ să prezinte informații cu privire la aplicații ale infrasunetelor ca de exemplu: în industria
militară : arme de distrugere în masă; în industria muzicală: efecte infrasonore; monitorizarea
activității atmosferice etc.;
▪ să descrie efecte ale ultrasunetelor și infrasunetelor asupra organismului uman;
▪ să prezinte măsuri de protecție a mediului și a persoa nelor în cazul utilizării ultrasunetelor și
infrasunetelor.

2.4. METODE ȘI TEHNICI DE EVALUARE

Scopul evaluării procesului de învățământ este măsurarea și aprecierea rezultatelor
obținute de elevi în raport cu obiectivele adoptate, spre a interveni în timp util pentru
ameliorarea activității.
Docimologia (teoria evaluării), creată de H. Piéron prin 1935, distinge două faze ale
evaluării: măsurarea rezultatelor și aprecierea (notarea) lor.
Măsurarea este procesul de stabilire a rezultatelor școlare, de constatare a cantității și
calității cunoștințelor și priceperilor investigate. O măsurătoare obiectivă și completă necesită
combinarea mai multor tehnici complementare.
Aprecierea constituie judecata de valoare asupra rezultatelor măsurării și se face p rin
calificativ sau notă.
Obiectul evaluării îl constituie rezultatele școlare, progresul școlar, randamentul școlar
și performanța școlară. Progresul școlar reprezintă saltul de la penultima la ultima verificare.
Randamentul școlar semnifică o raportare a rezultatelor obținute la cantitatea de factori
consumați: efort, timp, mijloace. Performața școlară indică raportarea rezultatelor la
obiectivele propuse.
Evaluarea rezultatelor școlare presupune o normă de raportare, care nu poate fi alta decât
cea im plicată în programele și manualele școlare. Evaluarea rezultatelor școlare se bazează pe
obiectivele operaționale, stabilite de profesor din cele generale. Cunoașterea obiectivelor de
către elevi are efecte pozitive pe tot parcursul procesului de predare -învățare -evaluare.
Didactica actuală insistă asupra faptului de a integra evaluarea în procesul didactic,
numai astfel fiind posibilă reglarea continuă a activității de predare -învățare.
Se disting trei forme de evaluare și anume: evaluarea inițială, eva luarea continuă
(formativă) și evaluarea finală (sumativă).
Evaluarea inițială se efectuează la început de an școlar sau de ciclu de învățământ, când
profesorul primește o clasă nouă. Această evaluare permite cunoașterea nivelului de la care se
pleacă în următoarea etapă. Această formă de evaluare are rol de diagnosticare a situației de

115
pornire în vederea stabilirii metodelor și mjloacelor de utilizat, strategia de urmat, gradul
necesar de prelucrare a conținuturilor etc.
Evaluarea continuă urmărește rezu ltatele în chiar procesul didactic, pe parcursul
derulării programului. Are caracter sistematic, obișnuind pe elevi cu activitatea continuă, iar
informația circulă permanent în ambele sensuri (profesor -elevi), astfel încât, prin reflexii
multiple se realiz ează autoreglarea continuă a procesului didactic .
Evaluarea finală verifică și apreciază, prin sondaj asupra materialului investigat,
cunoștințele pe un interval mai lung de timp, realizând un diagnostic retroactiv. Prin plasarea
la sfârțitul etapei de in struire nu poate realiza funcția de ameliorare a procesului.

2.4.1. Metode tradiționale de evaluare
Examinarea orală se face fie frontal, prin dialogul cu mai mulți elevi sau cu toată clasa
(când la sfârșit, cei cu răspunsuri semnificative primesc notă sau un plus sau un minus ce se
cumulează la altă verificare), fie prin examinare individuală a câte unui elev la tablă.
Examinarea orală are avantajul că elimină posibilitatea de fraudă, dar și două mari
dezavantaje: consum mare de timp pentru examinare, precum și o redusă obiectivitate,
determinată de coportamentul variabil al examinatorului ca și de emotivitatea excesiv ă a unora
sau de dificultatea altora de a se exprima liber.
La fizică, examinarea orală vizează atât aspecte teoretice cât și rezolvarea problemelor.
Tot examinare orală este examinarea prin probe practice , care la fizică se derulează în
laborator, solicitând elevului să realizeze singur un montaj experimental, sau pe un montaj gata
construit să obțină date experimentale, sau amândouă operațiile. Lucrările de laborator își ating
scopul didactic dacă cele trei etape principale: conceperea și realizare a montajului, efectuarea
măsurătorilor și prelucrarea rezultatelor au fost efectuate corect.
Examinarea scrisă
Extemporalul realizează un control curent, nu se anunță în prealabil, este de scurtă
durată (15 -20 min) și cuprinde un chestionar redus la câte va întrebări, putând include și o
problemă.
Lucrarea de control se anunță din timp, poate fi extinsă la toată ora, este pregătită
printr -o lecție de recapitulare.
Teza (lucrare scrisă semestrială) este prevăzută prin programă, este pregătită prin
recapi tularea de sinteză și verifică elementele fundamentale din materia întregului semestru.
Obiectivele tezei sunt în special de constatare -diagnosticare și mai puțin de formare. Teza
verifică gradul de aprofundare, posibilitățile de transfer al cunoștințelor și abilitatea de a le
aplica în situații diverse. Ca dificultate nu trebuie să depășească posibilitățile clasei, evenual

116
unul din cele 4 -5 subiecte să fie accesibil doar elevilor foarte buni. Este recomndabil ca teza să
conțină și o chestiune sau măcar un subpunct al ei care să fie o noutate pentru elevi, să -i pună
în condiții problematice.

2.4.2. Testul docimologic
Constituie o tehnică particulară de evaluare, prin care se verifică dacă elevul satisface
exigențele pregătirii școlare. Se realizează sub f orma unui set de întrebări sau de operații
solicitate celor examinați (probe numite itemuri), care sunt concepute în vederea verificării unui
anumit conținut, pentru precizarea nivelului cunoștințelor, a capacităților de transfer și de
aplicare a acestora. Testele constată cunoștințele acumulate evidențiind mai ales gradul de
instruire și mai puțin capacitatea intelectuală.
Testul oferă avantajul verificării globale, nu prin sondaj. Dezavantajul constă în faptul
că testul nu valorifică prelucrarea amplă a informației, sinteza, creația. De aici concluzia că
testele necesită asocierea și a altor tehnici complementare, care doar împreună permit o evaluare
de calitate.
După gradul de obiectivitate oferit în corectare itemii se clasifică astfel [41]:
● itemi o biectivi :
▪ itemi cu alegere duală;
▪ itemi de tip pereche;
▪ itemi cu alegere multiplă.
● itemi semiobiectivi :
▪ itemi cu răspuns scurt;
▪ itemi de completare.
● itemi subiectivi :
▪ itemi de tip eseu;
▪ itemi de tip rezolvare de probleme.
De extremă importanță este stabilirea baremului, cotarea corespunzătoare a fiecărui
item, urmărindu -se respectarea echilibrului necesar între elementele de dificultate diferită, ca și
între elementele de cunoaștere, de înțelegere și de aplicație. Se impune și precizarea
performanței minime de trecere.
Testarea ca metodă de evaluare poate beneficia și de aportul calculatorului.
Automatizarea testelor permite economisirea timpului de elaborare a testelor și de prelucrare și
interpretare a rezultatelor, siguranț ă în prelucrarea datelor, stocarea și actualizarea rapidă a unui
număr mare de itemuri, îmbunătățirea securității testelor, prelucrarea statistică complexă a
rezultatelor.

117
2.4.3. Metode alternative (complementare) de evaluare
Metodele complementare de ev aluare reprezintă a alternativă sustenabilă la practicile
evaluative tradiționale. Aceste metode îmbogățesc procesul de evaluare evitând rutina și
monotonia.
Metodele alternative de evaluare au valențe formative:
▪ evaluarea rezultatelor se efectuează în strânsă corelație cu învățarea;
▪ realizează evaluarea pe ansamblu a progresului elevului;
▪ apreciază în ce măsură se realizează obiective care vizează aptitudini, atitudini, capacități,
competențe , metodele tradiționale neputând face acest lucru;
▪ întăresc abilitățile de comunicare, de cooperare și capacitatea de autoevaluare;
▪ elevii devin mai responsabili în a -și asuma sarcini;
▪ realizează un demers interactiv al predării -învățării -evaluării pliat pe nevoile fiecărui elev;
▪ valorizează și stimu lează potențialul creativ;
▪ diminuează factorul stres în condițiile în care evaluarea urmărește stimularea elevului și nu
sancționarea lui.
Se disting între metodele alternative de evaluare următoarele:
▫ observarea sistematică a activității și a comport amentului;
▫ investigația;
▫ proiectul;
▫ portofoliul;
▫ referatul;
▫ autoevaluarea etc.
Observarea sistematică a activității și a comportamentului elevilor furnizează
profesorului informații cu privire la capacitatea acestora de a acționa și relaționa, evaluând în
același timp competențe și abilități ale elevilor.
Pentru realizarea observării sistematice se pot utiliza următoarele instrumente:
a). Fișa de evaluare – cuprinde date actuale despre evenimentele cele mai importante pe care
cadrul didactic le identifică în comportamentul și modul de acțiune al elevului. Un posibil
model de fișă de evaluare este redat în Anexa 1.
b). Scara de clasificare – îi indică profesorului frecvența cu care apare un anumit
comportament. Scările de clasificare iau forma unor enunțuri care presupun manifestarea
acordului/dezacordului, prin discriminarea în 5, 4, 3 trepte.
Exemple:
1. În ce măsură elevul rezolvă tema pentru acasă?
□ niciodată □ rar □ ocazional □ frecvent □ mereu

118
2. În ce măsură elevul stăpânește limbajul științific?
□ foarte bine □ bine □ satisfăcător □ insuficient
c). Lista de control/verificare – îi indică profesorului faptul că un anumit comportament este
prezent sau absent.
Exemplu
Activitatea evaluată: realizarea experimentului
• A urmat instrucțiunile din fișa de lucru? □ DA □ NU
• A realizat măsurătorile? □ DA □ NU
• A cooperat cu restul grupului? □ DA □ NU
• A manifestat interes pentru sarcinile de lucru? □ DA □ NU
Investigația este atât o metodă de învățare cât și de evaluare. Ca metodă de evaluare ea
evidențiază potențialul creativ al elevilor, spiritul de cooperare, comunicativitatea, flexibilitatea
gândirii, puterea de argumentare, capacitatea de a soluționa probleme etc.
Investigația se poate derula pe parcursul unei ore sau de -a lungul mai multor ore. Elevul
sau grupul de elevi primește o temă cu sarcini de lucru bine precizate.
Evaluarea investigației se realizează în baza unei scheme de notare care măsoară
următoarele elemente [50]:
• strategia de rezolvare;
• aplicarea cunoștințelor, principiilor, regulilor;
• acuratețea înregistrării și prelucrării datelor;
• claritatea argumentării și forma prezentării;
• inventarierea produselor realizate;
• atitudinea elevilor în f ața cerințelor;
• dezvoltarea unor deprinderi de lucru în grup/individual.
Instrumentul trebuie raportat la vârsta elevilor și la experiențele lor intelectuale.
Proiectul este o tehnică evaluativă mult mai amplă decât investigația și în același timp
o me todă interactivă de învățare. Proiectul se începe în clasă când se definește tema și se
stabilesc sarcinile de lucru, uneori chiar rezolvarea acestora poate începe în clasă. Demersul se
continuă acasă derulându -se pe parcursul mai multor zile sau chiar săp tămâni. Proiectul poate
fi individual sau de grup. Este recomandat atât în evaluări de tip sumativ cât și în evaluări
formative.
Etapele realizării unui proiect sunt [41]:
• alegerea temei;
• planificarea activității: stabilirea obiectivelor, formarea grupelor, precizarea surselor de
informare;

119
• cercetarea propriu -zisă;
• realizarea materialelor;
• prezentarea rezultatelor;
• evaluarea proiectului.
Capacitățile ce se evaluează în timpul realizării proiectului pot fi [50]:
▪ capacitatea de a observa și de a alege metodele de lucru;
▪ capacitatea de a măsura și de a compara rezultatele;
▪ capacitatea de a utiliza corespunzător bibliografia;
▪ capacitatea de a manipula informația;
▪ capacitatea de a analiza și a investiga;
▪ capacitatea de a sintetiza și organiza materialul;
▪ capacitatea de a realiza un produs.
Proiectul poate căpăta conotații teoretice, practice, creative, constructive. În funcție de
particularitățile de vârstă, proiectul poate să includă și componente ludice. De exemplu atunci
când elevilor de clasa a VI -a li s-a cerut să realizeze un circuit electric simplu, o elevă a dovedit
spirit de creativitate în care s -a manifestat și componenta ludică: a utilizat un traforaj
reprezentând un iepuraș, consumatorul l -a constituit un bec ce repre zenta ochiul iepurașului, iar
ca generator a utilizat bateria unui telefon.

Figura 2.8. Proiect la fizică realizat de o elevă de clasa a VI -a
Portofoliul conține lucrări semnificative ale elevului, lucrări care conferă o imagine a
strădaniilor sal e, a progresului și performanțelor sale.
Portofoliul include rezultate relevante conferite de celelalte metode și tehnici de
evaluare (probe orale, scrise, practice, proiecte, autoevaluare, referate etc.) precum și rezultate
obținute prin sarcini specific e fiecărei discipline.
Portofoliul este cartea de vizită a fiecărui elev, conferind posibilitatea urmării
progresului de la un semestru la altul, de la un an școlar la altul.
Portofoliul la fizică poate conține:

120
▪ teste (inițale, formative, sumative);
▪ referate;
▪ articole științifice;
▪ fișele de lucru ale lucrărilor de laborator;
▪ rezolvări de probleme;
▪ rezultatele unor proiecte etc.
Alături de portofoliul clasic poate fi utilizat și portofoliul digital.
Referatul este un instrument de apreciere n uanțată a învățării și de identificare a
elementelor de performanță individuală a elevului. Caracteristicile sale sunt:
▪ puternic caracter creativ și formativ;
▪ pronunțat caracter integrator, atât pentru cunoștințele diciplinare și interdisciplinare, cât și
pentru metodele și mijloacele de informare și cercetare;
▪ realizează conexiuni cu alte obiecte de studiu și cu modalități de investigare transdisciplinară;
▪ are caracter sumativ, înglobând cunoștințe, pricepri, abilități și atitudini diverse;
▪ relev ă motivația intrinsecă de învățare a unor elevi;
▪ exersează activități de cercetare utile în formarea ulterioară și indispendabile educației
permanente.
Autoevaluarea este o metodă complementară de evaluare cu valențe formative și care
permite aprecierea propriilor performanțe în raport cu obiectivele operaționale. Grilele de
autoevaluare permit elevilor să determine eficiența activităților întreprinse. Autoevaluarea se
poate realiza atât prin autoaprecierea verbală cât și prin autonotare. Prin implicarea elevilor în
aprecierea rezultatelor proprii:
▪ profesorul obține confirmarea aprecierilor sale în opinia elevilor;
▪ elevul se situează pe poziția de participant la propria sa formare;
▪ elevii înțeleg eforturile necesare ce trebuiesc depuse în vederea at ingerii obiectivelor;
▪ stimulează motivația lăuntrică pentru învățătură și cultivă atitudinea responsabilă față de
propriile acțiuni.
În procesul instructiv -educativ aceste metode de predare și evaluare au fost utilizate.
Reușita unei lecții depinde de modul oportun în care metodele și strategiile de lucru sunt
îmbinate. Profesorul trebuie să fie un novator, adaptându -și permanent stilul și pliindu -se mai
ales pe nevoile elevilor. Într -un act didactic este bine să se împletească atât elementele moderne
cât și cele tradiționale.

121
CERCETARE PSIHOPEDAGOGICĂ
CAPITOLUL 3. ROLUL ȘI EFICIENȚA METODELOR ACTIVE ÎN
FORMAREA LA ELEVI A COMPETENȚELOR LEGATE DE
PROTECȚIA PERSOANEI ȘI A MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR.

3.1. COORDONATE GENERALE ALE CERCETĂRII PEDAGOGICE
Cercetarea în pedagogie urmărește să răspundă unei întrebări. Obiectul unei cercetări îl
constituie „un fapt pedagogic” pe care cercetătorul îl identifică în scopul de a obține date certe
privind funcționalitatea lui.
Cercetarea ps ihopedagogică este necesară pentru a răspunde noutăților în practica
educațională, fiind impusă de complexitatea și diversitatea interacțiunilor dintre variabilele
psihologice și pedagogice în procesul instructiv -educativ. Cercetarea psihopedagogică
urmăre ște două coordonate fundamentale: prima vizează cunoașterea generală a domeniului în
care se produc faptele pedagogice, iar a doua urmărește elaborarea și adoptarea strategiei de
investigare.
Cercetarea pedagogică este definită ca fiind „o strategie proie ctată și realizată în scopul
de a surprinde relații și fapte noi între componentele acțiunii educaționale și de a elabora, pe
această bază, soluții optime pentru problemele procesului educațional” [54].
Pornind de la literatura existentă în domeniu [45, 5 0, 54, 55] , o clasificare a tipurilor de
cercetare pedagogică se poate prezenta astfel:
a) după obiectivele cercetării:
● cercetare fundamentală , cu scop general de cunoaștere;
● cercetarea aplicativă , se bazează pe practică, pe realizarea unei aplicații i mediate;
● cercetare de dezvoltare , vizează implementarea rezultatelor oricărui tip de cercetare.
b) după funcția îndeplinită:
● cercetare constatativă , urmărește descrierea riguroasă a unei anumite situații;
● cercetare ameliorativă , urmărește să verifice eficiența unei intervenții.
c) după metodologia adoptată :
● cercetare observațională , oferă date asupra interacțiunilor dintre variabilele procesului
educațional, este descriptivă, demersul este inductiv (de la fapte concrete la generalizări), poate
avea grad de obiectivitate redus;
● cercetare experimentală , constă în declanșarea unei acțiuni educaționale în vederea
descoperirii unor relații cauzale și a unor legități după care se desfășoară procesul educațional.
d) cercetarea transversală și longitudinală:

122
● cercetarea transversală , vizează compararea unor grupuri de subiecți cu privire la diferite
aspecte care interesează, la același moment de timp;
● cercetarea longitudinală , analizează un grup de -a lungul unei perioade mai lungi de timp.
e) cercetarea cantitativă și calitativă:
▪ cercetarea cantitativă , folosește metode statistice pentru a analiza rezultatele obținute;
▪ cercetarea calitativă , nu necesită cuantificarea rezultatelor obținute pentru a fi analizate
statistic.
În general o cercetare psihopedagogică presupune parcurgerea următoarelor etape [56]:
▪ delimitarea temei/problemei de cercetat;
▪ elaborarea obiectivelor și ipotezelor cercetării;
▪ organizarea și desfășurarea cercetării pedagogice;
▪ analizarea, prelucra rea, interpretarea rezultatelor obținute;
▪ formularea concluziilor.

3.2. JUSTIFICAREA ALEGERII TEMEI
Necesitatea formării și dezvoltării competenței -cheie „Protecția propriei persoane, a
celorlalți și a mediului înconjurător” se justifică prin raportare a la lumea contemporană în care
problematica mediului a devenit un subiect de mare amploare.
În condițiile în care programele sunt încărcate, operându -se cu o paletă vastă de
concepte și noțiuni teoretice, nu de puține ori elevii pierd din vedere legături le ce există între
fizică, care este o știință a naturii, și mediul înconjurător.
Manualele școlare răspund doar într -o oarecare măsură la motivațiile, capacitățile și
aptitudinile diferite ale elevilor, modul de structurare a conținuturilor oferind puțin e oportunități
de personalizare a demersului educațional.
În lumina acestor fapte se justifică căutarea, găsirea și aplicarea acelor strategii de
instruire și evaluare care să formeze un individ conștient și responsabil față de mediul în care
trăiește.
Abordarea conținuturilor disciplinei fizică din perspectiva problematicii ce vizează
protecția persoanei și a mediului poate deveni astfel o temă de actualitate care să își câștige
eficiența în procesul de predare -învățare -evaluare.
Pornind de la aceste co nsiderente lucrarea de față caută să evidențieze rolul și eficiența
pe care utilizarea metodelor active o poate avea în procesul instructiv -educativ, contribuind în
acest fel și la dezvoltarea competențelor legate de protecția mediului înconjurător.

123
Tema cercetării vizează așadar unele din finalitățile cercetării pedagogice și anume
ameliorarea și optimizarea activității didactice pentru a interveni eficient în activitatea
instructiv -educativă.

3.3. OBIECTIVELE ȘI IPOTEZELE CERCETĂRII
Scopul cercetării l-a reprezentat găsirea (identificarea) unor modele teoretice și
practice eficiente care să conducă la formarea și dezvoltarea competenței -cheie „Protecția
persoanei, a celorlalți și a mediului înconjurător”,
Obiectivul fundamental al cercetării l -a const ituit stabilirea rolului și eficienței
metodelor active în formarea competențelor legate de protecția mediului înconjurător.
În derularea cercetării s -a pornit de la următoarele idei de bază:
► eforturile de eficientizare a practicilor educaționale trebu iesc dirijate spre motivarea elevilor
de a învăța;
► funcția formativă a evaluării constituie o condiție esențială a progresului individual și a
dezvoltării de abilități și competențe dobândite prin învățare;
► diversitatea metodelor și tehnicilor de preda re și evaluare contribuie la dezvoltarea
interesului și motivației pentru învățare al elevilor;
► o evaluare obiectivă determină creșterea încrederii elevilor în valorile promovate de școală.
Obiectivele generale ale cercetării:
● urmărirea progreselor în registrate de elevi în urma utilizării metodelor activ -participatice, în
formarea și dezvoltarea competențelor legate de protecția mediului;
● derularea demersului instructiv -educativ în funcție de capacitățile intelectuale ale clasei
experimentale;
● creșterea motivației școlare prin utilizarea metodelor complementare de evaluare;
● analiza relației dintre rezultatele obținute și variabila independentă (factorul de progres);
● creșterea interesului pentru disciplina fizică.
Obiectivele specifice au vi zat:
□ determinarea nivelului de pregătire la disciplina fizică a elevilor implicați în cercetare;
□ înregistrarea, monitorizarea și compararea rezultatelor obținute la testul inițial, la testele
formative și la testul final;
□ antrenarea elevilor în proie cte interdisciplinare în scopul creșterii nivelului lor de pregătire;
□ îndrumarea elevilor în folosirea de materiale auxiliare necesare îmbogățirii cunoștințelor.
Ipoteza generală (de bază)
Utilizarea metodelor activ -participative, centrate pe elev, con tribuie la dezvoltarea
competențelor legate de protecția mediului înconjurător .

124
Ipoteze de lucru auxiliare
• Există o corelație pozitivă între utilizarea metodelor active și performanțele școlare.
• Aplicarea metodelor complementare de evaluare influenț ează în mod pozitiv motivația
pentru învățare.
• Este posibil ca utilizând metodele moderne de predare satisfacția elevilor privind
modul de desfășurare al orelor de fizică să crească.

3.4. METODOLOGIA ȘI DESFĂȘURAREA CERCETĂRII
Locul de desfășurare a cercetării: Colegiul Național „Vasile Alecsandri” din Bacău
Perioada de cercetare: septembrie 2017 – iunie 2018
Tipul cercetării: cercetare de tip experimental, constatativ – ameliorativă
Metode de cercetare: principala metodă experimentul psihopedagogic corelat cu:
▪ metode de colectare a datelor: observația, chestionarul, teste de evaluare, analiza produselor
activității;
▪ metode de prelucrare a informațiilor: diagrame, histograme, poligonul frecvențelor, tabele de
prelucrare s tatistico -matematică.
Cercetarea s -a desfășurat în trei etape:
• etapa preexperimentală , cu valoare de constatare;
• etapa experimentală , în care s -a introdus factorul de progres;
• etapa post -experimentală , a evaluării finale cu caracter comparativ, priv ind rezultatele
obținute în urma demersului aplicativ -formativ.
Etapa preexperimentală Etapa experimentală
Desfășurarea efectivă a
experimentului Etapa postexperimentală
septembrie -octombrie 2017 noiembrie 2017 –
aprilie 2018 mai-iunie 2018
Variabilele independente și dependente din cadrul experimentului
Într-un experiment psihopedagogic se regăsesc în principal două tipuri de variabile:
variabile independente și variabile dependente .
Variabilele independente reprezintă factorii experimentali manipula ți de cercetător,
respectiv modificările, schimbările pe care acesta le introduce pentru a studia efectele ce se
produc.
Variabilele dependente reprezintă modificările ce se produc și care urmează să fie
măsurate, explicate.
Variabilele independente din cadrul experimentului nostru sunt reprezentate de
metodele active, mijloacele moderne utilizate în diverse momente ale lecțiilor, iar variabilele
dependente sunt competențele privind protecția persoanei și a mediului înconjurător,

125
performanța școlară, inte resul pentru disciplina fizică, motivația școlară, satisfacția privind
modul cum se desfășoară orele de fizică.
Variabilele intermediare mijlocesc relațiile dintre variabilele independente și cele
dependente și sunt de natură psihică, socială. Ca variabil e intermediare am identificat:
▫ variabile ce descriu personalitatea elevului: abilități intelectuale, capacitate de cooperare,
capacitate de mobilizare, de analizare, stil de învățare etc.;
▫ variabile ce descriu personalitatea profesorului: stil de pre dare, stil de comunicare, conduită
în evaluare.
Alegerea eșantioanelor
În demersul cercetărilor de tip experimental un rol important îl are alegerea
eșantioanelor. Eșantionul de subiecți se referă la numărul de subiecți aleși și la caracteristicile
lor, la care se aplică variabila experimentală, urmând a se observa, măsura și evalua rezultatele.
Deorece în încadrarea didactică a existat o singură clasă pe nivel, am utilizat în demersul
întreprins ca variantă a metodei experimentului tehnica eșantionului /grupului unic . Această
tehnică se bazează pe utilizarea unui singur grup asupra căruia se aplică variabilele
independente urmărindu -se efectul acestora. Astfel, se realizează testarea inițială a situației, se
introduce factorul experimental, iar în final se realizează retestarea. Diferențele constatate între
evaluarea inițială și cea finală se atribuie factorului introdus.
Interesul a fost focalizat asupra clasei a XI -a F de la Colegiul Național „Vasile
Alecsandri”, profilul clasei: real, specializarea: ș tiințe ale naturii. Eșantionul este format dintr –
un număr de 28 de elevi, dintre care 23 fete și 5 băieți, cu vârste cuprinse între 16 și 18 ani.
Aspectele socio -economice și psiho -intelectuale sunt peste medie dacă ținem cont de
performanțele obținute de elevi la Evaluarea Națională, unde în anul admiterii cea mai mică
notă de intrare a fost 8,52. Ca mediu de proveniență colectivul este destul de omogen, 23
provenind din mediul urban și 5 din mediul rural, având o situație economică medie și peste
medie. N ivelul de dezvoltare intelectuală, precum și cel de dezvoltare fizică sunt optime.
Clasa are prevăzut în orar 3 ore de fizică pe săptămână și ținând cont de faptul că
experimentul s -a desfășurat pe o perioadă relativ lungă de timp, din noiembrie 2017 până în
aprilie 2018, putem spune că s -a efectuat o cercetare de tip longitudinal.
Etapa preexperimentală (constatativă)
În această etapă cercetarea a vizat următoarele aspecte:
• aplicarea unui chestionar pentru profesori și unul pentru elevi;
• aplicarea te stelor inițiale;
• analiza statistică și interpretarea rezultatelor.

126
Metoda chestionarului presupune a oferi răspunsuri la un set de întrebări, exprimarea
unei opinii relativ la o serie de afirmații sau itemi care au fost elaborați după o ordine logică ș i
psihologică. Răspunsurile pot fi sub forma alegerii unei variante de răspuns sau sub forma unei
exprimări libere a opiniei.
Pe baza chestionarului se realizează de fapt o anchetă ce facilitează culegerea de
informații cu privire la opiniile, atitudinile subiecților, ajungându -se la rezultate cuantificabile
în vederea descrierii și explicării lor. Informațiile culese permit formularea unor concluzii sau
adoptarea unor decizii.
Chestionarul pentru profesori (Anexa 2) a fost aplicat unui eșantion format di ntr-un
număr de 60 de profesori, cu diferite grade didactice, de la stagiar la profesor cu gradul I, dintre
aceștia 32 predând doar la nivel liceal, iar 28 predând și la liceu și la ciclul gimnazial.
O primă concluzie privind procentul de profesori ce apl ică metode moderne de predare –
învățare -evaluare, este aceea că 45% dintre profesorii ce predau la clasele de liceu și 72% dintre
cei ce predau atât la liceu cât și la gimnaziu utilizează sistematic în procesul instructiv -educativ
strategii moderne de preda re.

Figura 3.1. Ierarhizarea strategiilor moderne
În ceea ce privește întrebarea din chestionar dacă aplicarea metodelor moderne ar trebui
obligatoriu integrată în curriculum, 56% din profesori acceptă acest lucru și 39% consideră că
ar trebui să fie do ar recomandate.

Figura 3.2. Aplicarea tehnicilor moderne
0%20%40%60%80%
45%72%
Liceu
Gimnaziu
0%10%20%30%40%50%60%56%
39%
5%obligatorie
recomandată
nu neapărat necesară

127
Chestionarul pentru elevi a inclus un set de întrebări prin care s -a urmărit stabilirea
punctului de vedere al acestora în legătură cu felul în care metodele moderne au fost integrate
în activitățile la clasă, avantajele care le -au asigurat o învățare efic ientă, dificultățile
întâmpinate și posibile căi de ameliorare a acestora.
Eșantionul a inclus un număr de 84 de elevi de la specializarea științe ale naturii, din
clasele a IX -a F, a X -a G și a XI -a F.
La întrebările 1,2,3 și 4 privind modul cum sunt acceptate metodele moderne de predare,
conform datelor prezentate în Tabelul 3.1., a reieșit că în procente relativ ridicate elevii
consideră utilă integrarea metodelor moderne la disciplina fizică.
Tabelul 3.1. Rezultatele chestionarului pentru elevi
Întrebare Foarte utilă Utilă Puțin utilă Fără opinie
1 50% 27% 13% 10%
2 45% 32% 15% 8%
3 39% 31% 18% 12%
4 34% 37% 17% 12%

Figura 3.3. Interpretarea răspunsurilor elevilor la chestionar cu ajutorul histogramei
Experimentul constativ a scos în evidență preferința cadrelor didactice în aplicarea
strategiilor moderne de predare -învățare -evaluare. Această preferință se justifică prin raportarea
la curriculum -ul școlar, la nivelul de dezvoltare intelectuale a elevilor, la particularitățile
psihosoci ale ale acestora. La nivelul gimnazial tehnicile moderne sunt privite mai mult ca o
joacă în care elevul se poate manifesta în afara stresului și a constrângerilor. La liceu metodele
moderne sunt preferate întrucât elevii pot primi sarcini adecvate particu larităților de vârstă și
intelectuale, își pot dezvolta spiritul de creativitate, învață să -și asume responsabilități și să
finalizeze sarcinile primite.
0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%
Foarte utilă Utilă Puțin utilă Fără opinie1
2
3
4

128
Chestionarul aplicat elevilor a indicat opțiunea clară a acestora, mai ales pentru elevii
din primele clase liceale, pentru activitățile moderne.
Cercetarea a scos în evidență de asemenea, și anumite puncte sensibile ale utilizării
strategiilor moderne:
● proiectarea unui demers bazat pe metode moderne necesită o pregătire laborioasă și
costisitoare din partea profesorului, care trebuie să imagineze posibilele căi abordate de elevi,
să asigure suficiente puncte de sprijin pentru a obține rezultatul dorit;
● realizarea activităților în această direcție presupune existența unei baze materiale complexe
și spațiu adecvat de desfășurare pentru a se asigura eficiența învățării;
● la disciplina fizică sunt conținuturi ale programei care pot fi abordate în această manieră doar
în complementaritate cu cele tradiționale;
● există riscul ca elevii să se supraapreciez e și să nu se implice în mod real și la standardele
cerute.
În vederea realizării obiectivului referitor la urmărirea progreselor înregistrate de elevi
s-a trecut la aplicarea testului inițial de evaluare (Anexa 3). Modul de alcătuire a itemilor a fost
făcut pe baza recomandărilor Ministerului Educației și adaptat nivelului de pregătire al elevilor,
păstrând rigoarea și corectitudinea științifică.
Rezultatele pe itemi în urma aplicării testului inițial la eșantionul de cercetare sunt
prezentate analiti c în Tabelul 3.2.
Tabelul 3.2. Rezultatele pe itemi ale testului inițial ( tabel analitic )
Nr.
crt. Elev Partea I Partea a II -a Oficiu Punctaj Notă
S1 S2 S3 S4 S5 S1 S2 S3
1 X1 6 10 5 8 8 10 7 7 10 71 7
2 X2 8 12 5 8 8 10 15 10 10 86 9
3 X3 6 12 0 10 10 10 7 10 10 75 8
4 X4 4 10 0 8 6 10 7 0 10 55 6
5 X5 8 12 5 10 6 5 7 10 10 73 7
6 X6 8 12 0 10 6 10 7 10 10 73 7
7 X7 6 10 5 8 6 10 15 7 10 77 8
8 X8 8 12 5 10 8 10 11 15 10 89 9
9 X9 6 10 0 8 4 5 5 4 10 52 5
10 X10 8 10 5 8 8 10 7 15 10 81 8
11 X11 6 10 5 10 6 10 11 10 10 78 8
12 X12 4 8 0 8 4 10 5 0 10 49 5
13 X13 6 10 5 10 6 10 15 7 10 79 8
14 X14 6 10 0 10 6 10 11 7 10 70 7
15 X15 8 10 5 10 8 10 15 7 10 83 8
16 X16 6 10 5 8 6 5 11 10 10 71 7
17 X17 6 12 5 10 8 10 15 15 10 91 9
18 X18 8 12 5 10 8 10 15 7 10 85 9
19 X19 6 10 0 10 8 10 11 7 10 72 7

129
20 X20 8 10 5 10 8 10 15 15 10 91 9
21 X21 6 12 5 10 6 10 7 7 10 73 7
22 X22 8 10 5 10 4 10 11 7 10 75 8
23 X23 6 10 0 8 4 10 7 0 10 55 6
24 X24 8 12 5 10 8 10 15 15 10 93 9
25 X25 6 10 5 10 6 10 7 7 10 71 7
26 X26 8 12 5 10 6 10 11 15 10 87 9
27 X27 8 10 5 8 8 10 11 10 10 80 8
28 X28 8 10 5 10 8 10 15 7 10 83 8

Realizarea itemilor testului inițial este redată în Figura 3.4.

Figura 3.4. Reprezentarea grafică a rezolvării itemilor testului inițial
Situația notelor obținute la testul inițial este redată sintetic în Tabelul 3.3.
Tabelul 3.3. Situația notelor de la testul inițial ( tabel sintetic )
Număr elevi
evaluați Note acordate Media clasei
5 6 7 8 9
28 2 2 8 9 7 7,60
7,14% 7,14% 28,57% 32,15% 25%

Situația notelor este ilustrată sub forma unei histograme (Figura 3.5.), utilizând
poligonul frecvențelor (Figura 3.6.), și sub forma unei diagrame circulare (Figura 3.7.).
0102030405060708090100
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X18
X19
X20
X21
X22
X23
X24
X25
X26
X27
X28
S1 I S2 I S3 I S4 I S5 I S1 II S2 II S3 II Oficiu

130

Figura 3.5. Histogramă Figura 3.6. Poligonul frecvențelor

Figura 3.7. Diagramă circulară
Analiza pe itemi a procentului de realizare pe eșantionul reprezentativ arată că:
• itemii de completare și de asociere au fost soluționați în proporție de 77% de către elevi, în
schim b itemii de rezolvare de probleme cuprinși în partea a II -a a testului doar în proporție de
63%;
• există elevi care greșesc la transformări;
• unii elevi nu stăpânesc corect anumite noțiuni de fizică;
• sunt elevi care nu reușesc să transfere noțiunile teoretice la rezolvarea problemelor;
• o parte din elevi nu reușesc să interpreteze corect grafice.
Etapa experimentală
În această etapă a cercetării s -a inițiat experimentul pedagogic natural ce a constat în
introducerea strategiilor și mijloacelor didac tice moderne ca variabile independente, acestea
gravitând în jurul obiectivelor cercetării și anume formarea și dezvoltarea competențelor legate
de protecția mediului și a persoanei, cât și creșterea performanței școlare. Modul de abordare a
urmărit totoda tă stârnirea curiozității intelectuale a elevilor precum și determinarea plăcerii de
a învăța. 2 289
7
012345678910
Note de 5
Note de 6
Note de 7
Note de 8
Note de 9
012345678910
Note de 5 Note de 6 Note de 7 Note de 8 Note de 9
Note de 5
7%Note de 6
7%
Note de 7
29%
Note de 8
32%Note de 9
25%

131
În cele ce urmează exemplific o parte din metodele utilizate în timpul desfășurării
experimentului.
Metoda „explozia stelară”
Este o metodă de dezvoltare a cre ativității și spiritului de cooperare asemănătoare
brainstormingului. Scopul metodei este de a obține cât mai multe întrebări realizându -se astfel
cât mai multe conexiuni între concepte și noțiuni.

Etape:
▪ se fixează tema;
▪ se împarte colectivul în gr upe, fiecare primind o steluță cu întrebarea corespunzătoare;
▪ grupele elaborează o listă de întrebări;
▪ fiecare grupă adresează întrebările celorlalte echipe;
▪ se evidențiază cele mai corecte întrebări/răspunsuri.
Aplicarea metodei:
Unitatea de învățare: Unde mecanice
Titlul lecției: Unde seismice
Competențe specifice vizate:
• explicarea calitativă a producerii și efectelor unui seism, a propagării undelor seismice;
• aplicarea unor măsuri de protecție și prevenire în raport cu posibilele efec te ale
seismelor.
Redăm o parte din întrebările formulate de elevi:
CE tipuri de unde seismice cunoașteți?
UNDE iau naștere undele seismice?
DE CE undele longitudinale sunt primele înregistrate de seismograf?
CUM pot fi înregistrate activitățile seismice dintr -o anumită zonă?
CARE sunt măsurile de protecție în timpul mișcărilor seismice?
Metoda „turul galeriei”
Poate fi utilizată în faza de reflecție ajutându -i pe elevi să conștientizeze ce au învățat
referitor la o anumită temă. Metoda este în același timp o modalitate de interevaluare.
Etape:
▪ se grupează elevii câte trei -patru;

132
▪ grupele rezolvă tema propusă elaborând un produs: schemă, diagramă, inventar de idei etc.;
▪ produsele se expun pe pereții clasei;
▪ grupele se rotesc prin clasă, examineaz ă și discută fiecare produs, iau notițe și pot face
comentarii pe hârtiile expuse;
▪ după ce turul galeriei s -a încheiat, grupele își reexaminează produsele comparându -le cu
celelalte, și prin prisma comentariilor colegilor.
Aplicarea metodei :
Unitatea de învățare: Câmpul electromagnetic. Unda electromagnetică
Titlul lecției: Aplicații ale undelor electromagnetice
Competențe specifice vizate: Identificarea în practică a aplicațiilor științifice și tehnice ale
undelor electromagnetice
Sarcină de lucru: Real izați un poster care să reflecte subiectul „Aplicații științifice și tehnice
ale undelor electromagnetice”.
Tabelul T
Este o modalitate de organizare grafică a reacțiilor binare (pro/contra, da/nu), elevii
lucrând în perechi. După prezentarea sarcinii se alocă câte 5 minute pentru completarea fiecărei
coloane, iar după expirarea timpului fiecare pereche compară tabelul cu o altă pereche
(5minute). La final se poate alcătui un „tabel T” pe tablă, pentru întreaga clasă.
Aplicarea metodei :
Unitatea de învăța re: Unde mecanice
Titlul lecției: Ultrasunete și infrasunete
Competențe specifice vizate: Aplicarea unor măsuri de protecție a mediului și a propriei
persoane la utilizarea ultrasunetelor, respectiv infrasunetelor în practică
Sarcină de lucru: Găsiți argumente „pro” și „contra” cu privire la importanța ultrasunetelor
pentru oameni.
Tabelul 3.4. Tabel T
Efecte benefice ale ultrasunetelor Efecte nocive ale ultrasunetelor

Metoda cubului
Unitatea de învățare: Câmp electromagnetic. Undă electromagnetică
Titlul lecției: Unda electromagnetică
Descrie : modul de producere și propagare a undei electromagnetice;
Compară : undele electromagnetice după diverse criterii: sursă, frecvență, proprietăți specifice;
Analizează : mod alități de producere a undelor electromagnetice;

133
Asociază : prezintă aplicații științifice și tehnice ale undelor electromagnetice: telecomunicații,
radiolocația, radioastronomia;
Aplică : explică funcționarea unor aparate și dispozitive precum radioul, tele vizorul, cuptorul
cu microunde, detecția în IR etc.;
Argumentează : pro și contra pentru utilizarea unor aparate și dispozitive care funcționează cu
unde electromagnetice.
Experiment virtual
Unitatea de învățare: Oscilatorul mecanic
Titlul lecției: Oscilatorul linear armonic
Competențe specifice vizate: Investigarea experimentală a unor procese oscilatorii simple

Figura 3.8. Investigație de laborator în mediul virtual
Pentru realizarea experimentului elevii au accesat link -ul
https://intelteachep.wikispaces.com/Simulari+Flash .
Fișa de lucru a lucrării de laboralor poate fi consultată în Anexa 4.
Metoda proiectului
Ca alternativă la metodele clasice proiectul pre zintă următoarele avantaje:
• conferă elevilor un plus de motivație prin faptul că se aduce o schimbare în rutina zilnică;
• elevii se implică în activități complexe și de durată;
• activitatea se transferă și în afara clasei;
• se apelează mai puțin la c unoștințe factuale și mai mult la capacități, competențe;

134
• conferă într -o măsură mai mare o marjă de autonomie elevului.
În cercetarea întreprinsă am utilizat proiectul ca metodă complementară de evaluare.
Unitatea de învățare: Acustica
Tema proiectului: Sunetul
Sarcini de lucru:
• să explice modul de propagare a sunetului;
• să descrie sunetul utilizând calitățile acestuia;
• să explice percepția sunetului făcând apel și la cunoștințe de biologie, proiectul
căpătând astfel și un caracter interdiscipl inar;
• să analize funcționarea unor instrumente cu coarde și a instrumentelor de suflat;
• să explice care pot fi efectele nocive ale sunetului;
• să identifice măsuri de protecție a persoanei și a mediului având în vedere posibilele
efecte ale sunetor .
Termen de realizare: două săptămâni
Forma de prezentare a produsului: prezentare powerpoint, urmărind în acest fel să se țină cont
de recomandările metodologice din programa de fizică privind integrarea TIC în procesul
instructiv -educativ
Mod de organiza re: grupuri de câte 4 elevi, unde în interiorul grupului elevii și -au distribuit
sarcinile între ei în funcție de aptitudinile fiecăruia, responsabilizându -se în diferite direcții:
unul ocupându -se de partea de documentare, altul de sintetizare și organiza re a materialului,
altul de partea de redactare ș.a.m.d.
Surse de documentare: manuale de fizică de clasa a XI -a, resurse internet.
Evaluarea proiectului s -a realizat conform fișei de evaluare prezentată în Anexa 5.
Integrarea TIC în procesul de predare -învățare -evaluare
Unitatea de învățare: Oscilatorul mecanic
Tema: Fenomene periodice. Procese oscilatorii în natură și în tehnică
Competențe specifice vizate:
• recunoașterea fenomenelor periodice și identificarea proceselor oscilatorii în natură ș i în
tehnică;
• descrierea și explicarea calitativă a unor fenomene periodice/oscilatorii;
• analiza calitativă de tip cauză -efect a unor oscilații mecanice identificate în natură și în tehnică.
Mod de organizare: grupuri de câte 4 elevi
Sarcină de lucru: realizarea unui film de 2 -3 minute care să surprindă diverse mișcări ale
corpurilor în natură.

135
Mod de desfășurare: fiecare echipă a realizat un film în care a selectat diferite mișcări
oscilatorii. Fiecare grup a realizat apoi o prezentare powerpoint în ca re a inserat filmul. Produsul
PPT a fost prezentat în plen de fiecare echipă.
Figura 3.9. Procese oscilatorii
Aplicarea de teste on -line
Posibilitatea accesării prin intermediul Internetului a unor instrumente software dedicate
instruirii: diverse materi ale didactice, manuale electronice, animații, lecții virtuale, forumuri de
discuții etc., au condus la adoptarea unor modele noi de predare -învățare -evaluare, unul dintre
acestea fiind testul on -line.
Ca avantaje ale modalității de evaluare on -line se pot menționa: obiectivitatea evaluării,
feedback instantaneu pentru elev, varietatea întrebărilor și a tipurilor de itemi.
Ca inconvenient putem menționa efortul destul de mare din partea profesorului în
pregătirea întrebărilor și variantelor de răspuns care să provoace elevii la o privire de ansamblu
asupra materiei.
Utilizate în etapa de evaluare sumativă testele pot fi construite astfel încât să ofere o
privire de ansamblu asupra materiei, realizându -se astfel o sistematizare și o fixare solidă a
cunoștin țelor evaluate.
Aplicarea metodei
Unitatea de învățare: Circuitul RLC în curent alternativ
Tipul lecției: Lecție de evaluare
Competențe specifice:
• modelarea funcționării unor circuite de c.a. utilizând formalismul fazorial;
• utilizarea formalismului f azorial în rezolvarea unor circuite de c.a.;
• analiza și descrierea din punct de vedere energetic a funcționării circuitelor de c.a.
Testul a fost creat utilizând programul Wondershare QuizCreator ce poate fi accesat de
la link -ul http://ro.wondershare.com/pro/quizcreator.html . Proiectul de lecție și testul se găsesc
în Anexa 6.

136

Figura 3.10. Generare test on -line
3.5. ANALIZA ȘI INTERPRETAREA REZULTATELOR
În etapa finală (postexperimentală) s -a aplicat testul de evaluare finală în scopul
comparării rezultatelor obținute în urma introducerii factorului de progres.
Rezultatele obținute în urma aplicării testului de evaluare finală sunt prezentate analitic
în Tabelul 3.5.
Tabelul 3.5. Rezultatele pe itemi ale testului final
Nr. crt. Elev S1 S2 S3 S4 S5 Oficiu Punctaj Notă
1 X1 10 10 20 15 10 10 75 8
2 X2 10 10 20 15 25 10 90 9

137
3 X3 10 5 20 20 10 10 75 8
4 X4 10 10 10 15 0 10 55 6
5 X5 5 10 20 20 10 10 75 8
6 X6 10 10 15 15 10 10 70 7
7 X7 10 10 20 15 15 10 80 8
8 X8 10 10 20 20 20 10 90 9
9 X9 5 10 10 15 5 10 55 6
10 X10 10 10 20 20 15 10 85 9
11 X11 10 10 20 20 10 10 80 8
12 X12 10 10 10 15 0 10 55 6
13 X13 10 10 20 15 20 10 85 9
14 X14 5 10 20 20 10 10 75 8
15 X15 10 10 20 20 10 10 80 8
16 X16 10 5 15 20 10 10 70 7
17 X17 10 10 20 20 25 10 95 10
18 X18 10 10 20 15 20 10 85 9
19 X19 10 10 15 15 10 10 70 7
20 X20 10 10 20 15 25 10 90 9
21 X21 5 10 20 15 15 10 75 8
22 X22 10 10 20 15 10 10 75 8
23 X23 5 10 15 15 10 10 65 7
24 X24 10 10 20 20 25 10 95 10
25 X25 10 5 15 20 10 10 70 7
26 X26 10 10 20 20 20 10 90 9
27 X27 10 10 20 20 15 10 85 9
28 X28 10 10 20 20 10 10 80 8

Realizarea itemilor testului final este redată în Figura 3.11.

Figura 3.11. Reprezentarea grafică a rezolvării itemilor testului final

0102030405060708090100
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X18
X19
X20
X21
X22
X23
X24
X25
X26
X27
X28
S1 S2 S3 S4 S5 Oficiu

138
Situația notelor obținute la testul final este redată sintetic în Tabelul 3.6.
Tabelul 3.6. Situația notelor de la testul final
Număr elevi
evaluați Note acordate Media clasei
6 7 8 9 10
28 3 5 10 8 2 8,03
10,71% 17,85% 35,72% 28,58% 7,14%

Situația notelor este ilustrată sub forma unei histograme (Figura 3.12.), utilizând
poligonul frecvențelor (Figura 3.13.), și sub forma unei diagrame circulare (Figura 3.14.).

Figura 3.12. Histogramă Figura 3.13. Poligonul frecvențelor

Figura 3.14. Diagramă circulară
Rezultatele comparative ale celor două evaluări: inițială și finală sunt prezentate în
Tabelul 3.7.
Tabelul 3.7. Rezultatele comparative ale evaluării ini țiale și finale
Note obținute Nr. elevi
TI Nr. elevi
TF Procentaj
TI Procentaj
TF
Note de 5 2 — 7,14% —
Note de 6 2 3 7,14% 10,71%
Note de 7 8 5 28,57% 17,85%
Note de 8 9 10 32,15% 35,72%
Note de 9 7 8 25% 28,58%
Note de 10 — 2 — 7,14% 3510
8
2
024681012
Note de 6
Note de 7
Note de 8
Note de 9
Note de 10
024681012
Note de 6 Note de 7 Note de 8 Note de 9 Note de
10
Note de 6
11%
Note de 7
18%
Note de 8
36%Note de 9
28%Note de 10
7%

139

Figura 3.15. Evoluția notelor testelor inițiale și finale

Figura 3.16. Evoluția procentajelor testelor inițiale și finale
Analiza rezultatelor obținute scoate în evidență faptul că numărul elevilor ce au obținut
note mai bune în comparație cu evaluarea inițial ă a crescut semnificativ. În condițiile în care la
testul inițial au fost doi elevi cu note de 5 la testul final nu s -au mai obținut note de 5, iar în
același timp dacă la testul inițial nu a fost nici o notă de 10, la testul final doi elevi au obținut
nota maximă.
Analizând graficul de mai sus se constată că un procent de 82,15% din totalul elevilor
au la testul final note cuprinse în intervalul 7 -9, media pe clasă fiind 8,03. Media clasei a crescut
de la 7,60 la testul inițial la 8,03 la testul final, aceasta reprezentând în procente o creștere de
5,65%.
TITF
0246810
Note de 5 Note de 6 Note de 7 Note de 8 Note de 9 Note de 102 289
7
03510
8
2Rezultatele privind evoluția notelor
TI TF
7.14% 7.14%28.57%32.15%
25%
0 010.71%17.85%35.72%
28.58%
7.14%
NOTE DE 5 NOTE DE 6 NOTE DE 7 NOTE DE 8 NOTE DE 9 NOTE DE 10Rezultatele privind evoluția procentajelor
TI TF

140
Din analiza histogramei reiese o scădere a procentajului notelor de 7, respectiv o creștere
a procentajului notelor de 8 și de 9 ceea ce constituie o dovadă concretă a realizării progresului
școlar.
Toate aceste fapte ne îndreptățesc să credem că strategiile didactice moderne care au
inclus procedee și tehnici interactive, mijloacele moderne utilizate, elementele de conținut
selectate, toate și -au atins scopul confirmând ipoteza de bază și anume că utilizarea metodelor
activ -participative, centrate pe elev, contribuie la dezvoltarea competențelor legate de
protecția mediului înconjurător.
Rezultatele obținute la evaluarea finală au fost determinate și de faptul că elevii fac
parte dintr -un segment „ favorizat” în ceea ce privește influența variabilelor: factori interni
(biologici, psihologici) cât și externi (familie, mediu școlar, grup de prieteni), prielnici pentru
obținerea succesului școlar.
Comparativ cu elevii din mediul rural, elevii din mediu l urban dispun de o varietate de
mijloace de informare, de o experiență cognitivă bogată și de o bună pregătire educațională
oferită de familie. Majoritatea părinților consideră educația o prioritate elevii fiind încurajați pe
această cale.
Cercetarea a scos în evidență totodată existența unor progrese semnificative în ceea ce
privește optica elevilor vizavi de metodele moderne. Din analiza fișelor de observare
sistematică a activității elevilor a reieșit o schimbare pozitivă în plan atitudinal, motivațio nal și
al relațiilor de coeziune dintre membrii grupurilor. Toate acestea conduc la confirmarea
ipotezelor auxiliare conform cărora metodele moderne cresc motivația învățării și sporesc
gradul de satisfacție al elevilor privind modul de desfășurare al orel or de fizică.
3.6. CONCLUZIILE CERCETĂRII
Întregul program: design, conținuturi, instrumente, metode și modalități de
implementare a constituit o manifestare a dirijării atenției către educabil, către nevoile lui de
formare.
Programele pe bază de compet ențe nu modifică rolul școlii în dobândirea de cunoștințe
de către noile generații. Ele schimbă doar modul de formulare care reliefează nu o transformare
radicală, ci o redimensionare a demersurilor instructiv -educative.
Modul în care profesorii utilizeaz ă strategiile de predare -învățare -evaluare, felul în care
concep instrumentele de generare și activare a cunoașterii, influențează în mod hotărâtor nu
doar performanțele școlare ale elevilor ci și modul în care aceștia abordează și soluționează
problemele ce apar în viața cotidiană.

141
Dorința oricărui profesor este îmbogățirea cunoștințelor elevilor și îmbunătățirea
rezultatelor acestora, însă scopul final al cercetării și experimentului pedagogic mi -am dorit să
fie stimularea interesului elevilor pentru dis ciplina fizică.
În vederea îndeplinirii obiectivelor am conceput planul activității de cercetare
respectând cu strictețe etapele metodologice ale experimentului. Introducerea factorului de
progres a transformat ora de fizică într -o întâlnire de studiu an trenantă și plină de elemente de
noutate. Atât elevii cât și eu am fost încântați să utilizăm în predarea conținuturilor fizicii a
strategiilor didactice activ -participative cât și a mijloacelor didactice moderne. Până și
evaluarea a căpătat o altă perspec tivă, fiind privită ca un mod de verificare a capacităților,
aptitudinilor, competențelor și nu un factor de stres indus de verificarea cunoștințelor.
Utilizarea metodelor active de predare și a tehnicilor complementare de evaluare i -a
făcut pe elevi să înțeleagă și să perceapă mai bine dimensiunea formativă a demersului
instructiv -educativ și nu doar cea informativă cu care erau obișnuiți.
Experimentul a mai scos în evidență faptul că pentru a spori motivația elevilor o
importanță deosebită o au:
• un curriculum școlar echilibrat, mai puțin aglomerat, în care se abordează și se aprofundează
problemele semnificative;
• o ambianță școlară în care elevul se simte bine, un context pedagogic centrat pe construirea
unei autonomii în procesul de învățare;
• utilizarea unor strategii aflate în sintonie cu propriile abilități și cu stilul propriu de învățare.

142
CONCLUZII FINALE

Un profesor trebuie să -și privească activitatea ca act de creație, de inovare a practicii.
El trebuie să id entifice dificultăți reale precum și căile posibile de ameliorare și optimizare a
acestora.
Ideea de la care a pornit prezenta cercetare a fost găsirea acelor modalități prin care
elevii vor reuși să sesizeze mult mai bine legătura dintre fizică și mediul înconjurător, dintre
fizică și viața de zi cu zi, în condițiile în care de multe ori această legătura palpabilă devine
„invizibilă” pe fondul unei programe stufoase și supraîncărcate.
Cercetarea a avut în vedere tratarea unor teme de actualitate, considerate priorități în
domeniul educației și învățământului, precum: predarea interactivă centrată pe elev, evaluarea
permanentă a procesului instructiv -educativ, elemente interdisciplinare în predare, calculatorul
în predare și evaluare.
Scopul oricărei cercetări pedagogice este să sporească eficiența actului pedagogic prin
preocuparea constantă de ameliorare și optimizare a metodelor și mijloacelor didactice.
Prin lucrarea de față, prin întregul demers întreprins, se speră că s -au deschis orizo nturi
noi în direcția atingerii acestui scop.
Cercetarea nu se sfârșește aici întrucât modernizarea continuă, cere mereu o revizuire
față de toate aspectele demersului didactic.

143
Anexa 1
FIȘĂ DE OBSERVARE SISTEMATI CĂ A ACTIVITĂȚII ELEVILOR
UNITATEA DE ÎNVĂȚARE: Câmpul electromagnetic. Unda electromagnetică
Prof. Popa Gabriela
Înregistrarea rapidă (DA/NU) a abilităților elevilor
Nume elev Comunicare Colaborare Implicare/
Acționare Imaginație
creativă Respectarea
regulilor Rezolvarea
sarcinilor

144
Anexa 2
Chestionar pentru investigarea nevoii de formare

Vărsta…………………………………………………………………..
Sexul……………………………………………………………………
Specializarea………………………………… ………………………
Gradul didactic………………………………………………………
Funcția didactică……………………………………………………
Vechimea în învățământ………………………………………. …

1. Care este opinia dumneavoastră referitor la perfecționarea continuă a cadrelor didactice?
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………..
…………………………………………………………………………………………… ……………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………..
2. Considerați că aplicarea metodelor moderne ar trebui să fie integrată obligatoriu în
curriculum?
□ Obligatoriu
□ Recomandată
□ Nu neapărat necesară
3. Identificați pe o scală de la 1 la 5 (prin încercuire), conform gradației scalei de mai jos, în
ce măsură considerați că metodele tradiționale sunt eficiente la generațiile actuale de elevi?
ÎN MICĂ MĂSURĂ 1___2___3___4___5 ÎN MARE MĂSURĂ
4. Din punct de vedere al procesului de învățământ, în ce domeniu simțiți nevoia de
perfecționare? (întrebare cu răspuns multiplu)
□ Managementul clasei
□ Proiectarea curricul umului bazat pe competențe
□ Conducerea, îndrumarea și controlul în procesul instructiv -educativ
□ Metode interactive de predare -învățare
□ TIC -ECDL
5. Care sunt metodele interactive pe care le folosiți în predarea la clasă?
a)……………………….. …………………………
b)…………………………………………………..
c)……………………………………………………
d)……………………………………………………
e)…………………………….. …………………….
6. În ce măsură considerați că metodele de rezolvare de probleme prin stimularea creativității
sunt importante în activitatea didactică?
ÎN MICĂ MĂSURĂ 1___2___3___4___5 ÎN MARE MĂSURĂ
7. Numiți cinci metode interactive de fixa re, consolidare și evaluare pe care le folosiți la clasă:
a)…………………………………………………..
b)…………………………………………………..
c)……………………………………………………
d)……………………………………………………
e)……………………………………………………
8. În ce măsură considerați că metodele complementare de evaluare sunt importante?
ÎN MICĂ MĂSURĂ 1___2___3___4___5 ÎN MARE MĂSURĂ
9. În ce măsură considerați necesară formarea la elevi a abilităților de cooperare?
ÎN MICĂ MĂSURĂ 1___2___3___4___5 ÎN MARE MĂSURĂ
10. Ce așteptări aveți în domeniul formării continue? (propuneri, sugestii)
…………. …………………………………………………………………………………………………………….. ………….
………………………………………………………………………………………………………. ……………………………
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………..

145
Anexa 3
TEST DE EVALUARE INIȚIALĂ
Anul școlar 2017 -2018
Disciplina FIZI CĂ
Clasa a XI -a F

Numele și prenumele elevului:
Data susținerii testului:
• Pentru rezolvarea corectă a tuturor cerințelor din Partea I și din Partea a II -a se acordă 90
de puncte. Din oficiu se acordă 10 puncte.
• Timpul efectiv de lucru este de 50 minute.

PARTEA I (45 de puncte)

1. Completați spațiile libere astfel încât egalitățile să devină corecte: (8p)
a) 200 Ω + 3,5 kΩ = ………………….. kΩ
b) 0,03 GHz + 2,5 MHz = …………………… kHz
c) 650 µH + 3,2 mH = ………………………. mH
d) 1350 pF = …………………. nF

2. Completați tabelul de mai jos, respectând pe fiecare rând corespondența dintre mărimea fizică,
unitatea și instrumentul de măsură corespunzător: (12p)
MĂRIMEA FIZICĂ UNITATEA DE
MĂSURĂ ÎN S.I. INSTRUMENTUL
DE MĂSURĂ DENUMIRE SIMBOL
Rezistența electrică
s
Voltmetrul
I

3. Încercuiți litera corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
Un bec electric cu puterea nominală P=100W este alimentat la tensiunea nominală U=220V. Rezistența
electrică a becului are valoarea:
a) 484 Ω b) 363 Ω c) 220 Ω d) 100 Ω

4. Asociați numărul fiecărui termen din prima coloană cu litera frazei din a doua coloană ce exprimă
termenul: (10p)
1. Frecvența A. Unghiul parcurs de raza vectoare în unitatea de timp
2. Intensitatea curentului
electric B. Fenomenul de întoarcere a luminii în mediul din care provine când
întâlnește o suprafață de separare dintre două medii diferite
3. Perioada C. Degajarea de căldură într -un conductor parcurs de curent electric
4. Dispersia luminii D. Apariția unui câmp magnetic în jurul unui conductor parcurs de
current electric
5. Reflexia lumin ii E. Numărul de rotații efectuate în unitatea de timp
6. Viteza unghiulară F. Timpul în care corpul parcurge circumferința unui cerc
7. Refracția luminii G. Descompunerea luminii albe în culorile componente
8. Efect electromagnetic H. O mișcare ordonată de sarcini electrice
9. Curentul electric I. Schimbarea direcției de propagare a luminii la trecerea dintr -un mediu
în altul
10. Efectul termic J. Sarcina ce trece prin secțiunea transversală a unui conductor în unitatea
de timp

5. Completați următoarele afirmații: (10p)
a) …………………………………………………………….. este o mărime fizică vectorială, tangentă la linia de câmp
magnetic.

146
b) Forța electromagnetică de interacțiune dintre două circuite electrice parcurse de curenți electrici se
numește ……………………………………………………….. .
c) Transformatorul este un ansamblu format din două bob ine plasate pe același miez, numite
………………………… și …………………………….. .
d) Rezistența șunt se folosește pentru a proteja un ………………………………………….. să nu se ardă.
e) Rezistorul în c.a. nu intro duce ……………………………………… între tensiune și intensitate.

PARTEA a II -a (45 de p uncte)

1. În figura alăturată este redată dependența intensității curentului electric ce trece printr -un rezistor de
tensiunea aplicată la capetele rezistorului. Aflați valoarea rezistenței electrice. (10p)

2. Pentru circuitul reprezentat mai jos: (15p)

a) Identificați nodurile și ochiurile rețelei;
b) Aplicând legile lui Kirchhoff formați un sistem de 3 ecuații care să conțină cele 3 necunoscute (I 1, I2,
I3).

3. Dacă la bornele unui generator electric se conectează un rezistor cu rezistența electrică R 1=1 Ω,
intensitatea curentului prin circuit este I 1 =1 A. Dacă se înloc uiește rezistorul R 1 cu un rezistor având R 2
= 2,5Ω, intensitatea curentului devine I 2 = 0,5 A. Determinați:
a) rezistența internă a sursei;
b) t.e.m. a generatorului;
c) intensitatea curentului prin circuitul din figura alăturată:
d) t.e.m. echivalentă și rezistența internă a grupării formate prin legarea în paralel cu generatorul dat a
încă patru generatoare, identice cu primul. (20p)

E1 , r1
E2 ,r2
E3 ,r3R1
R2
R3I1
I3I2
ABP O
NMI(mA
)
U(V
) 2 4 6
20 40 60
R1 R
2
E, r I

147
TEST DE EVALUARE INIȚIALĂ
Anul școlar 2017 -2018
Disciplina Fizică
Clasa a XI -a F
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
• Se punctează oricare alte formulări/modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
• Nu se acordă punctaje intermediare, altele decât cele precizate explicit prin barem. Nu se
acordă fracțiuni de punct.
• Se acordă 10 puncte din oficiu. Nota finală se calculează prin împărțirea punctajului total
acordat pentru test la 10.
PARTEA I (45 de puncte)

Nr.
item Soluție, rezolvare Punctaj
1. a) 3,7 kΩ 2p
b) 32500 kHz 2p
c) 3,85 mH 2p
d) 1,35 nF 2p
8p
2. Pentru completarea corectă a fiecărei căsuțe din tabel se acordă un punct 12p 12p
3. a) 484 Ω 5p 5p
4. 1-E 1p
2-J 1p
3-F 1p
4-G 1p
5-B 1p
6-A 1p
7-I 1p
8-D 1p
9-H 1p
10-C 1p

10p
5. a) inducția magnetică 2p
b) forța electrodinamică 2p
c) primar și secundar 2p
d) ampermetru 2p
e) defazaj 2p

10p
TOTAL pentru Partea I 45p

PARTEA a II -a (45 de puncte)

Nr.
item Soluție, rezolvare Punctaj
1. R=U/I 5p
R=10 kΩ 5p 10p
2. a) Câte un punct pentru fiecare nod și fiecare ochi identificat corect 5p
b) Pentru prima lege a lui Kirchhoff 2p
Pentru cea de -a doua lege (2 relații) 4px2=8p
15p
3. a)I1=E/(R 1+r) 2p
I2=E/(R 2+r) 2p
r=(I 2R2-I1R1)/(I 1-I2)=0,5Ω 3p
b) E=I 1(R1+r)=1,5V 3p
c) I=E/(R 1+R 2+r)=0,375A 5p
d) E ech=E=1,5V 2p
rech=r/n=0,1Ω 3p

20p
TOTAL pentru Partea a II -a 45p

148
Nume și prenume: Anexa 4
Clasa:
PENDULUL ELASTIC
(Investigație de laborator în mediul virtual – IntelTeach -Simulări Flash)
Scopul lucrării :
Determinarea constantei elastice a unui resort prin metoda oscilației (metoda dinamică).
Materiale necesare :
➢ Corpuri cu masa m marcată;
➢ Resort;
➢ Cronometru;
➢ Suport.
Teoria lucrării :
Pendulul elastic oscilează în plan vertical cu o perioadă
NtT= (1), unde t este timpul
necesar efectuării unui număr N de oscilații complete.
Perioada pendulului elastic este:
km2T= , unde m este masa corpului iar k
constanta elastică a resortului
22
Tm4k= (2).
Colectare, înregistrare și prelucrare date :
1. Realizați un pendul elastic (pentru laboratorul virtual modificarea masei este echivalentă cu
înlocuirea corpului).
2. Scoateți corpul din poziția de echilibru și cronometrați N oscilații (minim 30).
3. Înre gistrați datele experimentale în tabelul de mai jos:
Date intrare Date ieșire
Nr.
Crt. m(kg) N t
(s) T(s) T2(s2) Ki(N/m) Km(N/m) Ki(N/m) ki(%)
1.

2.

3.

4.

5.

4. Calculați T utilizând formula (1).

149
5. Calculați Ki utilizând formula (2).
6. Repetați pașii 1 -5 pentru mase diferite (efectuați 5 determinări).
7. Calculați valoarea medie a constantei elastice Km făcând media aritmetică a celor 5
determinări.
8. Calculați eroarea absolută :
m i i kk k−=
9. Calc ulați eroarea relativă :
()%kkk
mii=
10. Reprezentați grafic T2=f(m)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,7 0,8
11. Calculați panta dreptei
=−−=
1 52
12
5
m mT Ttg

12. Din panta dreptei scoateți pe k :
=====tg4kk4tg m tgmk4T2 2 2
2
13. Comparați valoarea obținută prin interpretarea grafică cu valoarea lui km obținută în tabel.
Ce observați?……………………………………………………………………………………………………. ………….
14. Identificați posibilele surse de erori:
……………………………………………. ………………………………………………………………………………………m(kg) T2(s2)

150
Anexa 5

Fișă de evaluare a proiectului „Sunetul”

Calitatea
proiectului Calificativ
(foarte bine/
bine/insuficient) Calitatea activității
grupului Calificativ
(foarte bine/
bine/insuficient)
validitatea raportarea la temă
elaborarea și
structurarea realizarea
sarcinilor
complexitatea documentarea
calitatea materialului
folosit nivelul de
comunicare
creativitatea greșelile
redactarea creativitatea

► Calitatea proiectului:
□ validitatea : vizează în ce măsură proiectul reușește să acopere unitar, coerent, logic și
argumentat tematica propusă;
□ elaborarea și structurarea : urmărește logica și argumentarea ideilor, acuratețea și
rigurozitatea demersului științific;
□ complexitatea : vizează modul în care se realizează conexiunile interdisciplinare;
□ calitatea materialului folosit : vizează relevanța conținutului științific;
□ creativitatea : vizează originalitatea proi ectului, modul de abordare inedit, gradul de noutate
pe care îl aduce în abordarea temei;
□ redactarea : vizează modul cum sunt integrate instrumentele TIC, colectarea și prezentarea
informațiilor.
► Calitatea activității grupului:
□ raportarea la temă : măsura în care s -a realizat ce trebuia sub aspectul validității;
□ realizarea sarcinilor : vizează performața atinsă în elaborarea diferitelor părți componente ale
proiectului;
□ documentarea : urmărește modul în care s -a realizat documentarea;
□ nivelul de comunicare : vizează modul de comunicare adoptat în prezentarea proiectului;
□ greșelile : vizează faptul dacă proiectul conține greșeli științifice, frecvența acestora;
□ creativitatea : urmărește originalitatea stilului de lucru al grupului.

151
Anexa 6
PROIECT DE ACTIVITATE DIDACTIC Ă
Disciplina: Fizică
Clasa a XI -a
Unitatea de învățare: Circuitul RLC în curent alternativ
Tipul lecției: Lecție de evaluare
Scopul lecției: Determinarea (cuantificarea) măsurii în care au fost atinse obiectivele
procesului de instruire
Locul de desfășurare: Laboratorul de informatică
Competențe specifice:
CS1: Modelarea funcționării unor circuite de c.a. utilizând formalismul fazorial;
CS2: Utilizarea formalismului fazorial în rezolvarea unor circuite de c.a.;
CS3: Analiza și descrierea din punct de vedere energetic a funcționării circuitelor de curent
alternativ.
Obiective operaționale:
O1. Să evidențieze caracteristicile mărimilor alternativ e sinusoidale;
O2. Să descrie cum se comportă rezistorul, bobina și condensatorul în curent alternativ;
O3. Să utilizeze formalismul fazorial în descrierea circuitelor de c.a. și să stabilească impedanța
și defazajul pentru fiecare tip de circuit;
O4. Să explice ce se înțelege prin putere activă, putere reactivă și putere aparentă, să știe
formulele acestora și unitățile de măsură;
O5. Să rezolve probleme cu circuite de curent alternativ.
Conținuturi supuse activității de evaluare:
Cod Arii de conținut
C1 Caracteristicile mărimilor alternative sinusoidale
C2 Rezistorul, bobina și condensatorul în c.a.
C3 Circuitul RLC serie
C4 Rezonanța circuitului RLC serie
C5 Energia și puterea în curent alternativ sinusoidal
Diagrama obiective/conținuturi:
Conținuturi

Obiective
operaționale C1 C2 C3 C4 C5
O1 x
O2 x x
O3 x x x
O4 x
O5 x x x x
Mijloace de învățământ:
Metode:
1. Conversația
2. Explicația
3. Modelarea grafică
Mod de organizare : frontal
Material didactic:
Calculatoare
Test de evaluare online
Tabla
Creta
Probe de evaluare: 1. Răspuns oral 2. Rezolvarea testului

152
Momentul lec ției Timp
(min) Activitatea profesorului Activitatea elevului Ob Met Evaluare
Introducere Se notează absenții
Enunțarea temei lecției 1 Astăzi vom rezolva un test de evaluare
online după care vom analiza rezultatele
obținute. 1 1
Captarea atenției/
Verificarea
cunoștințelor 40 Profesorul propune elevilor testul de
evaluare anunțat. Se prezintă conținutul
testului și tipurile de itemi. Se explică
modul de abordare a fiecărui tip de item. Elevii ascultă și devin interesați de
propunerea făcută.
Îți însușesc recomandările și
explicațiile profesorului.
Se cone ctează la calculator.
Se concentrează, citesc cu atenție și
răspund prin completarea itemilor. 1
2
3
4
5 1
2 2
Asigurarea feed -back –
ului 7 Se prezintă răspunsurile corecte la test.
Se pun în discuție câteva teste rezolvate
de elevi.
Se confirmă și se apreciază răspunsurile
corecte, iar acolo unde este cazul se fac
observații și corecții. Elevii rețin modul de rezolvare a
subiectelor și compară cu ceea ce au
rezolvat putând astfel să se
autoevalueze. 1
2
3
4
5 1
2
3 1
Secvența finală.
Aprecierea desfă –
șurării lecției 2 Profesorul formulează recomandări,
observații, aprecieri. Elevii rețin observațiile și
concluziile. 2 1

153
Test de evaluare

Notă:
Toate subiectele sunt obligatorii.
Se acordă 10 puncte din oficiu.
Timpul efectiv de lucru este de 40 min.

Subiectul I (5x2p=10p) (itemi obiectivi: alegere duală – adevărat/fals)
Pentru afirmațiile de mai jos, stabiliți dacă sunt adevărate (A) sau false (F):
1. Mărimile efective stabilesc o echivalență între curentul alternativ și curentul continuu din
punct de vedere al căldurii disipate pe un rezistor.
2. Un condensator conduce în curent continuu.
3. Factorul de calitate arată de câte ori tensiunea la bornele circuitului este mai mare decât
tensiunea la bornele bobinei sau condensatorului în condiții de rezonanță.
4. Bobina introduce un defazaj al tensiunii în urma intensității cu
2/ .
5. Puterea activă este puterea disipată pe rezistențe.

Subiectul II (30p=II.A.+II.B.)
II.A. (5x2p=10p) (itemi semiobiectivi: cu răspuns scurt și de completare)
Completați spațiile libere cu informațiile corecte:
6. Intensitatea efectivă este intensitatea unui curent continuu cu valoarea
2IImax= care disipă
aceeași căldură ca și un ………………………………….. de forma
t sin Iimax= .
7. Fazorul este un ……………………… ce se atribuie unei mărimi variabile.
8. Rezistorul nu introduce …………………………. între tensiune și intensitate.
9. Viteza de variație a unei mărimi variabile se obține înmulțind mărimea respectivă cu ………..
și mărind faza cu ………..
(A) π/2 (B) ω
10. Puterea reactivă nu este o putere …………….. , ci doar ……………. , ea putându -se transforma
din nou în putere electrică.
(A) disipată (B) înmagazinată

II.B. (4x5p=20p) (itemi obiectivi)
(de tip pereche)
11. Stabiliți corespondența între mărimile fizice di n prima coloană și formulele din cea de -a II-
a coloană:
Reactanță capacitivă
C1

Impedanța circuitului RL serie în c.a.
IU
Frecvența de rezonanță

Puterea aparentă

(alegere multiplă – o singură variantă corectă)
12. Care din imaginile de mai jos reprezintă un osciloscop?
2 2 2L R+
CL 21


154
a) b)
c) d)
(răspuns multiplu – mai multe variante corecte)
13. Alegeți variantele corecte pentru un circuit RC serie în c.a.:
a) Legea lui Ohm în mărimi instantanee se scrie:
CqRiu+=
b) Defazajul dintre tensiune și intensitate este:
RLtg=
c) Tensiunea este în urma intensității cu
2
d) Intensitatea este în urma tensiunii cu
2
(item subiectiv – rezolvare de probleme)
14. Ordonați crescător următoarele valori ale inductanțelor unor bobine:
a)
mH100
b)
c)
H 10303−

Subiectul III (50p=III.A.+III.B.) (itemi obiectivi: alegere multiplă – mai multe variante de
răspuns, una singură corectă)
III.A. (4x5p=20p)
Știind că o singură variantă este corectă, selectați răspunsul pe care îl considerați bun:
15. Impedanța unui circuit RC serie alimentat la o tensiune alternativă este:
a)
b)
H628,0

2
L2X R Z+=
()2
C L2X X R Z −+=

155
c)
16. Factorul de supratensiune es te:
a)
b)
c)
17. Unitatea de măsură pentru puterea reactivă este:
a) Wattul (W)
b) Voltamperul (VA)
c) Voltamperul -reactiv (VAR)
18. Pentru un circuit RLC serie cu un caracter inductiv diagrama fazorială arată:
a)
b)
c)

III.B. (3x10p=30p)
Selectați răspunsul corect după ce ați rezolvat în prealabil problema:
19. O instalație de curent alternativ funcționează sub tensiunea U=220V și absoarbe un curent
I=11A sub un factor de putere
8,0 cos= inductiv. Rezistența instalației este:
a) 12Ω b) 16Ω c) 20Ω d) 24Ω
2
C2X R Z+=
LC
R1Q=
CL
R1Q=
CLR1Q =

156
20. O bobină cu rezistența de
32 este alimentată la o rețea electrică cu frecvența de 50Hz .
Dacă tensiunea electrică la bornele bobinei este în avans față de curentul electric cu
6 , atunci
inductanța bobinei este:
a) 36mH b) 20mH c) 0,5mH d) 18mH
21. O bobină cu rezistența de
6 și inductanța de
H3148 este alimentată la tensiunea de
V10
și
Hz50 . Curentul stabilit prin bobină este:
a) 2A b)1,5A c)1A d) 0,5A

Baremul testului

Subiectul I – 10p
1. A (2p)
2. F (2p)
3. F (2p)
4. F (2p)
5. A (2p)
Subiectul II – 30p
II.A. – 10p
6. curent alternativ (2p)
7. vector (2p)
8. defazaj (2p)
9. Viteza de variație a unei mărimi variabile se obține înmulțind mărimea respectivă cu
…..(B)….. și mărind faza cu ….(A)… . (2p)
10. Puterea reactivă nu este o putere ….(A)…., ci doar….(B)…, ea putându -se transforma din
nou în putere electrică. (2p)
II.B. – 20p
11. împerecherea corectă (5p)
12. b (5p)
13. a și c (5p)
14. c ; a ; b (5p)
Subiectul III – 50p

III.A. – 20p III.B. – 30p

15. c (5p) 19. b (10p)
16. b (5p) 20. b (10p)
17. c (5p) 21. c (10p)
18. a (5p)

157
BIBLIOGRAFIE

PARTEA ȘTIINȚIFICĂ

1. Țîrțoacă O., Panaite M., Lazăr G., Nedeff V. (coord.), Potabilizarea apelor. Procedee și
tehnici de filtrare , Editura Alma Mater, Bacău, 2014.
2. Topliceanu L., Apa – captare, tratare, epurare , Editura Tehnică -Info, Chișinău, 2003.
3. Gavrilă L., Gavrilă D., Apele industriale: Surse, Caracteristici, Utilizări , Editura Tehnica –
Info, Chișinău, 2002.
4. ***STAS 1342 -91, Apă potabilă. Condiții tehnice de calitate , ASRO, București, 1991
5. *** http://www.rowater.ro/default.aspx
6. Panaite M., Nedeff V., Macarescu B. C., Moșneguțu E., Bazele ingineriei mediului: Note de
curs; Înd rumar de laborator , Editura Alma Mater, Bacău, 2007
7. Bârsan N., Moșneguțu E., Lazăr G., Nedeff V. (coord.), Epurarea apelor uzate menajere în
stații de epurare de capacitate mică , Editura Alma Mater, Bacău, 2012
8. Bianucci G., Ribaldone E., Porlezza C., Il trattamento delle aque , Editura Hoepli, Milano,
2001
9. Dobrică L., Logigan I., Nistor A., Tehnologii de tratare a apei, Curs pentru studenți , Iași,
1998
10. Andronic L., Duță A., Analize fizico -chimice și metode avansate de epurare a apelor uzate ,
Universitatea Transilvania din Brașov, Brașov, 2013
11. Thomas O., Burgess C., UV-Visible Spectrophotometry of Water and Wastewater , Elsevier
Publisher, 2007
12. Căldăraru F., Căldăraru M., Metode de măsurare și monitorizare a parametrilor de calitate
a me diului , Editura Cavallioti, București, 2010
13. Dăneț A. F., Analiză instrumentală , Editura Universității din București, 2010
14. ***http://www.calitateaer.ro/public/home -page/?__local e=ro
15. Harja C., Instrumentație de măsură și control a parametrilor de mediu – Curs , Universitatea
Tehnică ”Gh. Asachi” Iași
16. Chițimuș A. D., Moșneguțu E., Lazăr G., Nedeff V. (coord.), Tehnologii pentru depoluarea
solului , Editura Alma Mater, Bac ău, 2012
17. Puiu Șt., Pedologie , Editura Ceres, București, 1980
18. Obrejanu Gr., Puiu Șt., Pedologie , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1972
19. Blaga Gh., Filipov F., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., Pedologie , Editura AcademicPress,
Cluj Napoca, 2005
20. Demeter T., Geografia solurilor , Universitatea din București, București, 2009
21. Stătescu Fl., Bazele Științei Solului , Editura Sam -Son’S, Iași, 1998
22. Canarache A., Fizica solurilor agricole , Editura Ceres, București, 1990
23. ***Insti tutul Național de Cercetare – Dezvoltare pentru Pedologie Agrochimie și Protecția
Mediului – ICPA, București
24. Stamate M., Lazăr G., Radiația nucleară. Efecte și aplicații , Editura PIM, 2007
25. Stamate M., Lazăr G., Noțiuni de radioactivitate și radiopr otecție , Editura Tehnopress, Iași,
2003
26. Ciobotaru D., Angelescu T., Munteanu I., Melnic M., Gall M., Fizica – Manual pentru clasa
a XII -a, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1990
27. Oncescu M., Fizica protecției contra radiațiilor, Editura Ac ademiei Republicii Populare
Romîne, 1958
28. Truță V., Poluanți sonori și radioactivi , Universitatea Tehnică de Construcții București,
București, 1998
29. Stamate M., Lucrări practice de fizică atomică, fizică nucleară și radioactivitate ,
Universitatea di n Bacău, 2003

158
30. Gabor (Timar) A., Radioactivitatea mediului, Suport de curs , Universitatea Babeș -Bolyai
Cluj-Napoca
31. Dobre E., Grecu V., Rusu M., Fizică – Manual pentru clasa a XI -a, Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1980
32. Sears F.W., Zemansky M.W., Young H.D., Fizică , Editura Didactică și Pedagogică,
București, 1983
33. Florescu N., Popescu V., Popescu A., Fizică – Manual pentru clasa a XI -a, Editura
Gimnasium, 2006
34. Hristev A., Mecanică și acustică , Editura Didacti că și Pedagogică, București, 1984
35. Darabonț A., Costin A., Poluarea sonoră și civilizația contemporană , Editura Tehnică,
București, 1982
36. Tomozei C., Panaite M., Lazăr G., Nedeff F., Nedeff V. (coord.), Reducerea poluării fonice
în mediul industrial , Editura Alma Mater, Bacău, 2014
37. Ursoniu C., Dumitrescu C., Poluarea sonoră și consecințele ei , Editura Facla, 1976
38. Văiteanu D., Darabonț Al., Iana M., Munteanu M., Costescu M., Circulația și poluarea
sonoră a mediului urban , Editura Tehnică, Bucur ești, 1983

PARTEA METODICĂ ȘI DE CERCETARE PEDAGOGICĂ

39. Nicola I., Pedagogie , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1992
40. Tereja E., Metodica predării fizicii , Vaslui, 1995
41. Dumitriu C., Teoria și metodologia instruirii. Teoria și metodolog ia evaluării , Editura
Alma Mater, Bacău, 2014
42. Cerghit I., Metode de învățământ , Editura Polirom, Iași, 2006
43. Jinga I., Istrate E., Manual de Pedagogie, Editura All, București, 2006
44. Bontaș I., Pedagogie. Tratat , Editura All, București, 2001
45. Mâță L., Ghid de pregătire psihopedagogică pentru gradele didactice , Editura Alma Mater,
Bacău, 2010
46. Ciolan L., Învățarea integrată. Fundamente pentru un curriculum transdiciplinar , Editura
Polirom, Iași, 2008
47. Ciascai L., Didactica Fizicii , Edi tura Corint, București, 2007
48. Anghel S., Malinovschi V., Iorga S.I., Stănescu C., Metodica predării fizicii , Editura Arg –
Tempus, Pitești, 1995
49. Grosu Gh., Metodica predării fizicii , Centrul de Multiplicare al Institutului Pedagogic din
Bacău, 1976
50. Cucoș C., Psihopedagogie pentru examenele de definitivare și grade didactice , Editura
Polirom, Iași, 2009
51. Mantea C., Garabet M., Fizică – Manual pentru clasa a 9 -a, Editura BIC ALL, București,
2004
52. Ciascai L., Model ciclic de predare -învățare baz at pe investigație , Universitatea Babeș –
Bolyai, Presa Universitară Clujană, 2016
53. Dobridor I.N., Pânișoară I.O., Știința învățării, Editura Polirom, Iași, 2005
54. Gugiuman A., Zetu E., Codreanca L., Introducere în cercetarea pedagogică , Editura
Tehnica , Chișinău, 1993
55. Dumitriu C., Metodologia cercetării pedagogice , Editura Alma Mater, Bacău, 2011
56. Bocoș M., Metodologia cercetării pedagogice – suport de curs