Fyzika

Tabuľka ASCII

Informácie v počítači sú kódované podľa dohodnutých pravidiel. Najrozšírenejším kódovaním je kódovanie ASCII. Každý znak má pridelené nejaké číslo, napríklad A – 65, B – 66 až Z – 90.

Pôvodne malo kódovanie ASCII iba 128 znakovo od nula po 127, bolo to 7 bitové kódovanie, v súčasnosti je to 8 bitové kódovanie, takže možno zakódovať 256 znakov.

Ak sme v zahraničí, v internetovej kaviarni pravdepodobne nebude slovenská klávesnica. Znaky ako á, é, ô, ä … získame tak, že použijeme nasledujúcu tabuľku. Ak stlačíme a držíme stlačený kláves ALT a napíšeme číslice z tejto tabuľky a ALT pustíme, získame príslušný znak:

á – ALT 160

ö – ALT 148

 

 

Metóda Monte Carlo

Náhoda hrá vo vede významnú úlohu. Mnohé dôležité objavy boli objavené na základe náhodných okolností. Niektoré sú možno iba mytologizáciou skutočnosti napríklad objav Archimedovho zákona a údajný beh nahého Archimeda Syrakúzami vykrikujúceho Heuréka! alebo Pád jablka na hlavu Newtona. Mnohé iné sa určite stali napríklad Flemingov objav penicilínu. Vo všetkých týchto prípadoch však popri náhode bolo dôležité, že príslušný vedec mal adekvátne vedomosti a tvorivú myseľ a tak hoci predtým tisíckam ľudí padli jablká či hrušky na hlavu, až Newton si dal veci do súvisu a prišiel na to, že rovnaká sila udržiava planéty okolo Slnka a Mesiac okolo Zeme, aká pôsobí na padajúce jablko, stovky vedcov mali neumyté misky a iba ich umyli, pričom si nevšimli žiadnu anomáliu až Fleming aj pri umývaní misiek premýšľal. Keď môže byť náhoda alebo omyl čas od času príčinou pokroku, stojí za úvahu, či neskúmať niektoré prírodné javy pomocou využitia náhody. Continue reading

Správanie sa telies v kvapalinách

Zo skúsenosti viete, že keď sa nachádza tuhé teleso v kvapaline tak v nej buď pláva alebo sa potopí. Na hodine sme spravili nasledujúci pokus:

Do akvária s vodou sme vložili prázdnu sklenenú misku. Miska vo vode plávala, Postupne sme do nej pridávali olovené závažia, miska sa ponorila stále hlbšie a hlbšie, ale naďalej plávala. Po pridaní kritického množstva závaží sa miska potopila. Z toho sme usúdili, že či teleso bude alebo nebude plávať nejako závisí od hmotnosti telesa.

Tie isté závažia sme vložili do väčšej misky, do misky s väčším objemom, miska plávala a museli sme pridať ešte pomerne veľké množstvo závaží, než sa miska potopila. Z toho sme usúdili, že či teleso bude alebo nebude plávať nejako závisí od objemu telesa. Continue reading

Riešené príklady na výkon a prácu

Pri počítaní príkladov na výkon využijeme všetky vzorce, ktoré sme preberali v súvislosti s prácou, silou, trením, gravitačnou silou, …  Základné vzorce:

  • gravitačná sila F_g=m.g
  • gravitačné zrýchlenie g=10\cfrac{N}{kg}
  • statické trenie F=f_0.F_N, kde F_N je sila pôsobiaca kolmo na podložku, f_0 je koeficient statického trenia
  • dynamické trenie F=f.F_N, kde f je koeficient dynamického trenia
  • mechanická práca W=F.s, ak sila a smer pohybu sú rovnobežné, inak silu musíme rozložiť na zložku pôsobiacu v smere pohybu a na zložku kolmú na tento pohyb.
  • výkon P=\cfrac{W}{t}

Continue reading

Ohmov zákon. Elektrický odpor

Georg Ohm

Georg Ohm experimentálne zistil, že pre kovové vodiče platí  priama úmernosť veľkosti elektrického prúdu od  veľkosti napätia (ak je teplota vodiča stála).

Ohmov zákon: Elektrický prúd pretekajúci v uzavretom elektrickom obvode je priamo úmerný napätiu zdroja a nepriamo úmerný elektrickému odporu obvodu.

I=\cfrac{U}{R} \,(1)

Elektrický odpor je fyzikálna veličina. Značka R. Je to podiel elektrického napätia a elektrického prúdu.  R=\cfrac{U}{I} \,(2).

Jednotkou odporu je ohm, značka \Omega.

1\,\Omega=\cfrac{1\, V}{1\, A}\,(3) Continue reading

Výkon

Na vykonávanie mechanickej práce ľudia v minulosti používali rôzne zvieratá: voly, kone, osly, slony, … Využívali aj energiou vetra (veterné mlyny, plachetnice) alebo energiu vody ( vodné mlyny, hámre, …).

Už v prvom storočí nášho letopočtu zostrojil prvý parný stroj Herón Alexandrijský, ale bol používaný skôr pre zábavu, než na vykonávanie užitočnej práce. Parný stroj opäť vynašiel Thomas Newcomen v roku 1712. Výrazne ho zdokonalil James Watt, takže mnohí pripisovali vynález parného stroja Wattovi. Continue reading

Fyzikálne veličiny, jednotky a meradlá

Pre každú vlastnosť, ktorú možno merať, možno zaviesť fyzikálnu veličinu a jednotku merania. Zatiaľ ste sa oboznámili s nasledujúcimi fyzikálnymi veličinami a ich jednotkami, alebo ste ich používali v bežnom živote.

Fyzikálna veličina Značka fyz. veličiny Jednotky fyz. veličiny Značky jednotiek Meradlá
dĺžka l, d meter m meter, pravítko, posuvné meradlo, skladací meter, laserový alebo ultrazvukový diaľkomer, …
plocha

(v matematike obsah)

S meter štvorcový m^2 odmeráme rozmery a vypočítame plochu
objem V liter, meter kubický l\,, m^3 odmerný valec, odmerka, plynomer, vodomer, pri pravidelných telesách odmeráme rozmery a vypočítame objem
hmotnosť m kilogram, tona, metrický cent kg, t, q váhy
sila F newton N silomer
tlak p pascal Pa tlakomer, barometer, výpočtom zo vzorca p=\cfrac{F}{S}
čas t, \tau sekunda, minúta, hodina, deň s, min, h hodiny, stopky
teplota t, T
veľkým T sa zvykne označovať teplota, ak je udávaná v kelvinoch
stupeň celsia, kelvin ^oC, K teplomer

Continue reading

Mechanická práca

Keď na teleso pôsobí sila, jej pôsobenie sa prejaví:

  • deformáciou telesa (deformácia môže byť pružná – dočasná alebo nepružná – trvalá)
  • posunutím telesa (teleso začne vykonávať posuvný pohyb)
  • teleso sa začne otáčať
  • kombináciou vyššie uvedeného

Ak pôsobíme na teleso silou,  tá časť sily, ktorá pôsobí v smere pohybu telesa, koná mechanickú prácu. Continue reading

Elektrický prúd v kovovom vodiči. Tepelné účinky prúdu

Z chémie viete, že všetky prvky sa skladajú z atómov a jednotlivé atómy sa skladajú z protónov, elektrónov a neutrónov. Protóny majú kladný elektrický náboj, elektróny záporný elektricky náboj a neutróny elektrický náboj nemajú – preto sa volajú neutróny, lebo sú elektricky neutrálne. Atóm je elektricky neutrálny, má rovnaký počet elektrónov a protónov. V kovoch sa elektróny, ktoré sú vo vonkajšej  vrstve elektrónového obalu, chovajú tak, akoby nepatrili ku konkrétnemu atómu, ale ku všetkým atómom v ich okolí. Hovoríme im voľné elektróny. Keď na konce kovového vodiča pripojíme zdroj elektrickej energie, tieto voľné elektróny sa začnú pohybovať smerom ku kladnému pólu zdroja. Continue reading

Jednoduchý elektrický obvod

Jednoduchý elektrický obvod môžeme vytvoriť zo zdroja elektrickej energie, napr. batérie a spotrebiča, napr. žiarovky. Elektrickým obvodom prechádza elektrický prúd, ak je obvod uzavretý a je v ňom zapojený zdroj elektrickej energie. Aby elektrickým obvodom prechádzal elektrický prúd, musia byť všetky jeho časti vodivé.

Látky, ktoré vedú elektrický prúd, nazývame elektrické vodiče.

Látky, ktoré nevedú elektrický prúd, nazývame nevodiče alebo elektrické izolanty.

Látky, ktoré za istých okolností vedú elektrický prúd a za iných okolností elektrický prúd nevedú nazývame polovodiče.

Continue reading

Valivé trenie

Zo skúsenosti vieme, že ak máme teleso v tvare valca, musíme vynaložiť oveľa menšiu silu, keď ho kotúľame po plášti, než keď ho tlačíme alebo ťaháme po základni. Ak na premiestnenie po tej istej dráhe vynaložíme väčšiu silu, vykonáme väčšiu prácu a teda minieme viac energie.  Preto sa snažíme čo najviac minimalizovať trenie. Ušetríme tým vynaloženú prácu a v dôsledku toho, znížime náklady na rovnaký výsledný efekt. Continue reading

Trenie

Vykonali sme niekoľko pokusov, pri ktorých sme skúmali, aká minimálna sila musí pôsobiť na teleso ležiace na vodorovnej podložke, aby sa pohlo a aká sila naň musí pôsobiť, ak je v pohybe, aby sa pohybovalo rovnomerne priamočiaro.

Zistili sme:

  1. Veľkosť prvej sily je väčšia než druhej
  2. Veľkosť oboch síl  závisí od materiálov podložky a trecej plochy telesa. Kváder, ktorý mal steny z troch povrchov ( drevo, koža a oceľ) sa po laboratórnom stole najľahšie pohyboval na oceľovej strane a najťažšie na koženej strane.
  3. Koľkokrát sa zväčší hmotnosť telesa, toľkokrát sa zväčší sila, ktorá musí pôsobiť, aby sa teleso pohlo, alebo, ak je v pohybe, konalo rovnomerný priamočiary pohyb..
  4. Trecia sila nezávisí od veľkosti trecej plochy (pokiaľ tlak nie je priveľký a nie sú prekročené medze pevnosti materiálu, text vyznačený kurzívou sme nedokázali, je to moje, zatiaľ pokusom nepotvrdené tvrdenie a v literatúre sa táto samozrejmosť (?) obvykle nepíše).
  5. Toto sme nezistili, ale pokusmi by sme zistiť mohli: Sila šmykového trenia pre malé rýchlosti, nezávisí od rýchlosti, ktorou sa teleso pohybuje.

Sila, ktorú sme merali, nazývame trecia sila a tento fyzikálny jav nazývame trenie. Trenie v pokoji je pokojové trenie, trenie v pohybe je šmykové trenie. Continue reading

Zásady merania hmotnosti

Aby meranie hmotnosti bolo čo najpresnejšie, musíme dodržať tieto pravidlá:

  1. Voľba váh – vyberieme váhy, ktoré sú schopné danú hmotnosť odmerať, musia tiež zodpovedať požadovanej presnosti merania.
  2. Zistíme presnosť s akou dané váhy vážia. Pre veľmi malé hodnoty hmotnosti potrebujeme merať s presnosťou na 1 g až 1 mg. Vedci pri niektorých experimentoch s ešte väčšou presnosťou. Pri meraní hmotnosti človeka sa uspokojíme aj s presnosťou na 500 g.
  3. Pri vážení musia váhy stáť na vodorovnej podložke. Laboratórne váhy sa musia upraviť nastavovacími skrutkami. Pri veľmi presných meraniach sú váhy umiestnené na stabilnom mieste, kde nie sú žiadne otrasy. Váhy pred meraním by sme mali vyvážiť (pri laboratórnych váhach zistíme, či sú v rovnováhe, keď na miskách nič nie je, ak nie sú v rovnováhe, položíme na jednu z misiek malé kúsky papiera, kým nebudú v rovnováhe).
  4. Pri vážení kladieme vážené telesá a závažia do stredu misky.
  5. Pri odčítaní hodnoty na displeji musíme počkať na ustálenie hodnoty. Podobne sa musí ustáliť aj ukazovateľ na laboratórnych váhach (môžeme sa uspokojiť aj tým, že sa vychyľuje rovnakou mierou na jednu i druhú stranu).
  6. Pri zápise číselenej hodnoty hmotnosti uvedieme aj jednotku hmotnosti.

Continue reading

Meranie hmotnosti tuhých telies

S vážením ste sa stretávali od útleho detstva. S vážením sa najčastejšie stretávame v obchode pri predaji potravín napríklad mäsa a zeleniny. Ak vaša mama alebo babka pečú, suroviny musia  pomerne presne odvážiť, inak koláč nebude mať  správny tvar, chuť a farbu. Ešte presnejšie sa musí vážiť v lekárni, pri príprave liekov.

Vážením sa určuje hmotnosť telies.

Hmotnosť je fyzikálna veličina. Hmotnosť je (zjednodušene povedané) mierou množstva hmoty. Značka hmotnosti je m.

Základnou jednotkou hmotnosti je kilogram, značka kg. Continue reading

Vitálna kapacita pľúc

Doma ste vyrobili spirometer – prístroj na meranie vitálnej kapacity pľúc.

Použili ste fľašu na zaváranie, vrchnák, dve slamky a izolačný materiál napríklad plastelínu alebo lepidlo. Do vrchnáku ste urobili dve dierky, cez ktoré ste prestrčili slamky. Diery okolo slamiek ste zaizolovali a zafixovali. Jedna zo slamiek bola zastrčená tak, aby dosahovala takmer na dno, druhá bola väčšmi vysunutá von, aby sme do nej mohli fúkať vzduch. Continue reading

Využitie vlastností plynov

Prezentácia v PDF

Vlastnosti plynov

Rôznymi jednoduchými pokusmi sme si dokázali, že plyny majú nasledujúce vlastnosti:

  • tečú, sú tekuté (aj kvapaliny sú tekuté, preto plyny a kvapaliny nazývame tekutiny)
  • dajú sa ľahko rodeliť
  • nemajú stály tvar, majú tvar nádoby, v ktorej sa nachádzajú, vždy vyplnia celý objem nádoby
  • ľahko sa dostanú na ťažko dostupné miesta
  • sú stlačiteľné, nemajú stály objem
  • rozpínajú sa

Pascalov zákon

Pascalov zákon platí aj pre plyny.

Ak zatlačíme na plyn v uzavretej nádobe, zväčší sa všade vnútri v plyne tlak rovnako vo všetkých smeroch.

Všetky vyššie uvedené vlastnosti vieme využiť v rôznych zariadeniach a výrobkoch. Continue reading

Elektrické vlastnosti látok. Elektrický náboj

Pri obliekaní či vyzliekaní svetra ste neraz pozorovali, že sa vám zelektrizovali vlasy, niekedy sa vám to stane aj pri česaní – vlasy sú priťahované ku hrebeňu. Keď sú vlasy vlhké, zelektrizovanie nepozorujeme.

Zelektrizovanie telies možno dosiahnuť viacerými spôsobmi. Príčina zelektrizovania je v štruktúre látky. 

Podobne, ako magnetické vlastnosti dokážeme využiť aj elektrické vlastnosti látok. Continue reading

Meranie objemu kvapalín

Objem je fyzikálna veličina, ktorá je mierou veľkosti priestoru. Značka objemu je (z anglického volume).

1 liter je objem zodpovedajúci kocke so stranou 1 dm

Jednotkou objemu je liter, značka l. Jeden liter zodpovedá kocke so stranou 1 dm. Preto platí 1\,l=1\,dm^3.

Slovom: 1 liter zodpovedá objemu 1 decimeter kubický.

Jednotkou objemu je tiež meter kubický. Je to kocka so stranou 1 m. Continue reading

Fyzikálna veličina

Fyzikálna veličina je vlastnosť fyzikálneho objektu alebo fyzikálneho javu, ktorú možno merať.

Aby sme s fyzikálnymi veličinami vedeli počítať a odvodzovať medzi nimi vzťahy a fyzikálne zákony, každá fyzikálna veličina má svoju značku.

Fyzikálne veličiny meriame vo fyzikálnych jednotkách. Napríklad dĺžku v metroch, objem v litroch alebo metroch kubických, hmotnosť v kilogramoch, rýchlosť v metroch za sekundu, … Aj fyzikálne jednotky majú svoje značky.

Mnohé fyzikálne jednotky sú pomenované na počesť vedcov, ktorí sa zaoberali skúmaním javov, ktoré fyzikálna veličina spojená s jednotkou popisuje (sila newton, tlak pascal, elektrický prúd ampér, …).

Zoznam fyzikálnych veličín s ktorými sa oboznámite na základnej škole.

Gravitačná sila

Z každodennej skúsenosti vieme, že na všetky telesá pôsobí gravitačná sila.

Čím má teleso väčšiu hmotnosť, tým väčšia gravitačná sila naň pôsobí. Čím je teleso od Zeme väčšmi vzdialené, tým menšia sila naň pôsobí.

Gravitačný zákon alebo Newtonov gravitačný zákon publikoval Isaac Newton v roku 1687. Dospel k záveru, že rovnaká sila spôsobuje pád jablka na zem, aká udržiava Mesiac na obežnej dráhe Zeme a ktorá udržiava planéty obežných dráhach okolo Slnka. Continue reading

Magnetizmus

História

Slovo magnet pochádza z gréckeho μαγνήτης λίθος (magnētēs lithos), čo znamená „magnéziový kameň“. Magnesia bola oblasť v Antickom Grécku, dnešná Manisa v Turecku, kde boli objavené zásoby magnetitu už v antike. Starodávni čínski navigátori boli  prvými  používateľmi magnetických kompasov.

Pokusy v laboratóriu

V laboratóriu sme sledovali správanie magnetov. Zistili sme, že dva magnety sa dvoma dvojicami koncov priťahujú a dvoma odpudzujú.  Ďalej sme zistili, že magnetická strelka, keď sa ustáli, ukazuje stále tým istým smerom a keď sme sa po laboratóriu so strelkou pohybovali, ukazovala tým istým smerom.

Ak by sme sa pozreli do mapy Košíc, zistili by sme, že červený koniec magnetickej strelky ukazuje na sever a biely na juh. Červený koniec magnetky nazývame severný magnetický pól (označujeme ho N) a biely koniec nazývame južný magnetický pól (označujeme ho S).

Označenie magnetických pólov vychádza s anglických názvov pre sever a juh – north a south. Continue reading

Magnetické pole Zeme

Už pred viac než 2000 rokmi Číňania zistili, že magnet, ak sa môže voľne otáčať, ukazuje jedným pólom magnetu na sever a druhým na juh.

Keďže tú časť magnetickej strelky kompasu ktorá ukazuje na sever, sme nazvali severný magnetický pól a ktorá ukazuje na juh,  južný magnetický pól a rovnaké magnetické póly sa odpudzujú a opačné priťahujú,  na severnej pologuli sa nachádza južný magnetický pól Zeme a na južnej sa nachádza severný magnetický pól Zeme. Pozri obrázok vľavo. V skutočnosti sa magnetické póly Zeme nenachádzajú presne na severnom a južnom póle, sú mierne posunuté. Túto skutočnosť schematicky znázorňuje obrázok vpravo (čierna priamka je os otáčania Zeme, modrá pramka je spojnica medzi severným a južným geomagnetickým pólom). Continue reading

Skupenstvá látok

Každý pozná látku, ktorú nazývame voda. Vyskytuje sa v troch základných formách:

  • ľad
  • voda – vodou obvykle nazývame vodu, ak je v kvapalnom skupenstve, voda je pritom vodou vo všetkých uvedených formách
  • para – alebo vodná para

Štvrtou formou je sneh, čo je zmes ľadu a vzduchu, v ktorej vzduch zaberá väčšinu objemu.

Aj iné látky sa môžu vyskytovať v týchto troch základných formách. Tieto formy nazývame skupenstvá látok:

  • tuhé skupenstvo – tuhá látka
  • kvapalné skupenstvo – kvapalina; kvapalná látka
  • plynné skupenstvo – plyn; plynná látka
  • (plazma) – ionizovaný plyn

Continue reading

Čo je sila?

Definícia sily

Sila je fyzikálna veličina, jej značka je F. Sila predstavuje veľkosť vzájomného pôsobenia telies.

Jednotkou sily je Newton, značka je N.

Jeden Newton je sila, ktorá udelí telesu s hmotnosťou 1 kg zrýchlenie jeden meter za sekundu na druhú.

1N=1\frac{kg}{m^2}

Sila je určená veľkosťou a smerom. Graficky ju znázorňujeme, ako orientovanú úsečku.

Poznámka: Fyzikálne veličiny, ktoré majú okrem veľkosti aj smer nazývame vektorové veličiny, alebo len vektory.

 

 

 

Skúmanie sily

  • Keď vietor poláme stromy, odnesie strechu alebo voda odnesie most, hovoríme, že silný vietor alebo silný prúd vody pôsobili ničivou silou.
  • Keď nedokážeme odniesť ťažký kufor, vravíme, že nemáme dosť sily.
  • Nie vždy v bežnej reči používame slovo sila v rovnakom význame, ako sa používa vo fyzike. Napríklad „sila zvyku“ alebo „sila myšlienky“ sú hovorové spojenia, prenesené významy slova.

Príklady prejavov pôsobenia sily

prikladysily

V hore uvedených príkladov telesá pôsobili na seba tak, že sa navzájom dotýkali.

Pôsobenie sily na diaľku

  • Keď spadne jablko zo stromu, napohľad naň nepôsobilo žiadne teleso, napriek tomu naň pôsobila nejaká sila.
  • Keď vidíme Mesiac, čosi ho udržuje na oblohe. Neodletí do vesmíru ani nespadne ako to jablko na Zem.
  • V oboch prípadoch pôsobí ten istý druh sily. Aký druh  sily to je?

Telesá pôsobia na seba silou

ucinky-sily