Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Fyzika - 1. pololetí 1. ročníku Gymnázia - Coggle Diagram
Fyzika - 1. pololetí 1. ročníku Gymnázia
Fyzikální veličiny a jednotky
FYZIKÁLNÍ VELIČINA = pojem, kterým charakterizujeme fyzikální vlastnosti, stavy i změny těchto stavů fyzikálních objektů (např.: délka, teplota, hmotnost, ...)
Každá fyzikální veličina má svou:
značku (např.: fyzikální veličina hmotnost - značka m)
jednotku - je to vlastně dohodou stanovená hodnota dané fyzikální veličiny (např.: veličina hmotnost - jednotka kilogram)
zápis
Obecný zápis mezi hodnotou fyzikální veličiny a její jednotkou:
X \= {X} [X]
X ..... značka dané fyzikální veličiny
{X} ..... číselná hodnota - udává, kolikrát je hodnota měřené fyzikální veličiny větší nebo menší než zvolená měřící jednotka
[X] ..... měřící jednotka fyzikální veličiny - představuje pevnou a stálou hodnotu veličiny, s níž porovnáváme veličiny téhož druhu
například: m = 65 kg nebo l = 17 m
Veškeré fyzikální veličiny rozdělujeme na:
základní
hmotnost
délka
čas
teplota
látkové množství
elektrický proud
svítivost
odvozené - vyjadřovány pomocí definičních vztahů z veličin základních
hustota = hmotnost / objem
doplňkové
rovinný úhel
prostorový úhel
ve fyzice často používáme standardizované předpony např. nano, mikro, giga, tera a další.
ROZDĚLENÍ FYZIKÁLNÍCH VELIČIN - Podle zavedení, významu a použití dělíme fyzikální veličiny do několika skupin.
První dělení je podle toho, zda daná fyzikální veličina popisuje nějaký fyzikální děj (proces, který probíhá v určitém čase) nebo fyzikální stav (popisuje fyzikální proces pouze v daném časovém okamžiku).
DĚJOVÉ fyzikální veličiny - popisují nějaký fyzikální děj (např. teplo, práce, ... )
STAVOVÉ fyzikální veličiny - popisují fyzikální stav soustavy (např. teplota, tlak, objem, energie, ... )
Druhé dělení dělení fyzikálních veličin je na:
SKALÁRNÍ fyzikální veličiny (skaláry) - fyzikální veličiny, které jsou zcela určeny jen číselnou hodnotou a měřící jednotkou (např. hmotnost, délka, objem, teplota, ... )
VEKTOROVÉ fyzikální veličiny (vektory) - fyzikální veličiny, k jejichž úplnému určení je třeba znát nejen jejich číselnou hodnotu a měřící jednotku, ale i
směr
(např. síla, rychlost, zrychlení, ... )
skládání vektorů - (základní operace s vektory)
Vektor = orientovaná úsečka, jejíž délka znázorňuje velikost vektoru (hodnotu veličiny) a její orientace směr vektoru.
Umístění vektoru je určeno počátečním bodem (působištěm).
Vektorová přímka je přímka procházející počátečním a koncovým bodem vektoru.
Základní operace s vektory:
násobení vektoru reálným číslem
sčítání vektorů (vektorový rovnoběžník)
odčítání vektorů (součet s opačným vektorem)
rozklad vektoru do dvou daných směrů
Zpracování fyzikálního měření
A) PŘÍMÉ MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍ VELIČINY (např. teploty teploměrem)
B) NEPŘÍMÉ MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍ VELIČINY (např. hustoty pomocí hmotnosti a objemu tělesa)
Mechanický pohyb
Hmotný bod je myšlenkový model tělesa, u něhož bereme v úvahu jen hmotnost tělesa, ale zanedbáváme jeho tvar a rozměry.
Polohu hmotného bodu určujeme
souřadnicemi x, y, z
polohovým vektorem r = vektor, jehož počáteční bod je v počátku souřadnic, koncový bod je dán daným bodem (např. E)
Rychlost hmotného bodu
Okamžitá rychlost se při jízdě autem neustále mění (brzdíme v zatáčkách a před vesnicí, zrychlujeme za cedulí a na dálnici).
OKAMŽITÁ RYCHLOST (v) je rychlost tělesa ve velmi malém časovém okamžiku (čas se blíží k nule).
je to vektorová fyzikální veličina (má směr tečny k trajektorii hmotného bodu v daném bodě trajektorie)
velikost okamžité rychlosti v daném bodě trajektorie a v daném čase je definována jako průměrná rychlost ve velmi malém časovém intervalu na velmi malém úseku trajektorie
značí se v se šipkou nebo tučně (v literatuře)
Průměrná rychlost je jedna pro celou cestu. Říká, jak jsme celkově jeli rychle. Není z ní vidět, kde jsme brzdili a kde zrychlovali. Je to taková rychlost, kterou bychom museli jet celou cestu, abychom ji urazili za stejnou dobu.
je to skalární fyzikální veličina
jednotka je m.s-1 (m/s ... metr za sekundu)
jiná jednotka: km/h (kilometr za hodinu)
PRŮMĚRNÁ RYCHLOST (vp) je podíl celkové dráhy s a času t, za který hmotný bod tuto dráhu urazí.
Rozdělení pohybů podle velikosti rychlosti:
ROVNOMĚRNÉ POHYBY - (velikost rychlosti se nemění, je konstantní, ale směr se měnit může)
např. rovnoměrný pohyb hmotného bodu po kružnici
těleso za stejné časové úseky urazí stejné dráhy
grafem závislosti dráhy na čase je část přímky, která je různoběžná s osou času
Rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb
takový pohyb, pro který platí, že velikost okamžité rychlosti tělesa se v závislosti na čase rovnoměrně zvětšuje a trajektorií je část přímky.
rychlost je přímo úměrná času ... v = k . t (k = a = konst.)
pohyb rovnoměrně zrychlený přímočarý ... zrychlení má stejný směr jako rychlost
pohyb rovnoměrně zpomalený přímočarý ... zrychlení má opačný směr než rychlost
Zrychlení (a) = vektorová fyzikální veličina vyjadřující změnu rychlosti za čas. jednotka: m.s-2
grafem je křivka (část paraboly)
Rovnoměrný pohyb po kružnici
pohyb, jehož velikost okamžité rychlosti se nemění a trajektorií je kružnice.
Rovnoměrný pohyb po kružnici koná hmotný bod tehdy, jestliže ve stejných libovolně zvolených dobách opíše stejně dlouhé oblouky kružnice Δs, kterým přísluší také stejné velikosti úhlů Δalfa (případně Δφ).
Rovnoměrný pohyb po kružnici je pohyb periodický (neustále se opakující).
PERIODA
(doba jednoho oběhu)
značka: T
jednotka: sekunda (s)
FREKVENCE
(počet oběhů za jednu sekundu)
značka: f
jednotka: Hertz (Hz) … 1 Hz = s-1
Při rovnoměrném pohybu hmotného bodu po kružnici má OKAMŽITÁ RYCHLOST stálou velikost, ale mění se její směr.
Protože okamžitá rychlost tělesa není jako celek při rovnoměrném pohybu po kružnici konstantní (mění se její směr), zavádíme k popisu tohoto pohybu novou fyzikální veličinu -
úhlovou rychlost.
Značka: ω (omega)
DEFINICE: ω = φ/t (úhel za čas)
Jednotka: rad/s (radián za sekundu), s-1
Obvodová rychlost (v) je rychlost pohybu po kružnici, udává, jakou dráhu těleso urazí za čas, vždy po tečně ke kružnici
NEROVNOMĚRNÉ POHYBY - (velikost rychlosti se mění, ale směr se měnit nemusí)
např. volný pád
rychlost se zvyšuje - pohyby zrychlené
rychlost se snižuje - pohyby zpomalené
volný pád
Je to pohyb rovnoměrně zrychlený s nulovou počáteční rychlostí a zrychlením g = 9,81 m/s2.
Tímto pohybem se pohybují tělesa volně padající k Zemi ve vakuu v blízkosti povrchu Země.
Zrychlení je pro všechna tělesa padající ve vakuu volným pádem stejné. Nazýváme ho tíhové zrychlení a značíme malé g.
značka: g
2) je to vektor
3) směřuje vždy svisle dolů
4) závisí na zeměpisné šířce
Těleso je na Zemi v klidu, nemění-li se jeho poloha vzhledem k povrchu Země.
Mechanický pohyb HB je změna jeho polohy vzhledem k nám (nebo jiným tělesům) v prostoru a času.
Klid i pohyb těles jsou vždy relativní.
Absolutní klid neexistuje.
Vztažné těleso (soustava) = těleso (soustava), k němuž vztahujeme pohyb zkoumaného tělesa. Popis klidu nebo pohybu tělesa potom musí záviset na volbě vztažného tělesa (soustavy).
TRAJEKTORIE
je geometrická čára, kterou hmotný bod při pohybu opisuje (tvar dráhy). Např. úsečka, parabola, kružnice, ...)
Podle tvaru trajektorie dělíme pohyby na přímočaré a křivočaré.
DRÁHA
je délka trajektorie, kterou hmotný bod opíše za určitou dobu
je to skalární fyzikální veličina, značka s, jednotka metr
zapisujeme např. s = 25 m
KINEMATIKA
DYNAMIKA
Newtony zákony
První Newtonův pohybový zákon
Každé těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud není nuceno vnějšími silami tento stav změnit.
ZÁKON SETRVAČNOSTI
příklad: cestující v autobusu, kteří se při rozjezdu naklánějí dozadu (setrvávají v klidu) a při brzdění dopředu (setrvávají v pohybu)
Vagón vlaku je v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém.
Kulička položená na vodorovnou desku ve vagónu zůstává v klidu.
Vztažné soustavy, ve kterých izolovaná tělesa zůstávají v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu (tj. soustavy, ve kterých platí 1. NPZ) nazýváme INERCIÁLNÍ VZTAŽNÉ SOUSTAVY (IVS)
Vagón projíždí zatáčkou nebo se rozjíždí (zpomaluje).
Kulička položená na vodorovné desce ve vagónu se začne pohybovat vzhledem k vagónu s určitým zrychlením.
Pohybový stav tělesa (kuličky) se mění, aniž na něj působí silami jiná tělesa (v této soustavě neplatí 1. NPZ), takovéto soustavy nazýváme NEINERCIÁLNÍ VZTAŽNÉ SOUSTAVY (NIVS).
V neinerciálních vztažných soustavách nezůstává izolované těleso v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu. Na těleso v NIVS působí
setrvačná síla
FS = m ∙ (-a), vznikající jako důsledek zrychleného pohybu soustavy.
Odstředivá síla
2 more items...
Druhý Newtonův pohybový zákon
Velikost zrychlení hmotného bodu je přímo úměrná velikosti působící síly na hmotný bod a nepřímo úměrná hmotnosti hmotného bodu. Směr zrychlení je shodný se směrem působící síly.
ZÁKON SÍLY
příklad: zrychlení autíčka: větší silou mu dodáme větší zrychlení, zatímco při stejné síle se autíčko s nákladem (větší hmotností) rozjede pomaleji.
Třetí Newtonův pohybový zákon
Dvě tělesa na sebe navzájem působí stejně velkými silami opačného směru. Tyto síly vznikají a zanikají současně.F1 = - F2 ZÁKON AKCE A REAKCE
příklady: rakety letící díky výtlaku plynů dozadu, skoky z loďky, kdy se loďka odrazí opačným směrem
Tíhová síla a tíha tělesa - Liší se v působišti.
TÍHOVÁ SÍLA
fyzikální veličina
Značka: FG
Výpočet: FG = m · g
uděluje tělesům tíhové zrychlení g
touto silou jsou přitahována všechna tělesa k Zemi
působiště je v těžišti tělesa
je to vektor
TÍHA TĚLESA
fyzikální veličina
Značka: G
Výpočet: G = m . g
vzniká jako důsledek tíhové síly
projevuje se jako tlaková nebo tahová síla tělesa
působiště je v dotyku s druhým tělesem
je to vektor (shodný se směrem FG)
Dostředivá síla
Na těleso, které koná rovnoměrný pohyb po kružnici, musí působit síla, která stejně jako zrychlení směřuje stále do středu kružnice. Proto jí nazýváme
DOSTŘEDIVÁ SÍLA.
Fd = m.ad = m.v2/r = m.ω2.r
vlastnost
je stále kolmá ke směru okamžité rychlosti v
jejím pohybovým účinkem na těleso je změna směru jeho rychlosti
je příčinou zakřivení trajektorie pohybu tělesa do tvaru kružnice
původ má v libovolném vzájemném silovém působení
roztočená kulička na niti
(dostředivá síla je tahová síla nitě prostřednictvím naší ruky)
Mechanická práce a energie
Mechanická práce
- skalární dějová fyzikální veličina.
Těleso koná MECHANICKOU PRÁCI, jestliže působí silou na jiné těleso, které se působením této síly přemisťuje po určitě trajektorii.
ZÁKON ZACHOVÁNÍ ENERGIE
Při všech dějích v izolované soustavě těles se mění jedna forma energie v jinou, nebo přechází energie z jednoho tělesa na druhé, celková energie soustavy se však nemění.
KINETICKÁ (POHYBOVÁ) ENERGIE
je skalární fyzikální veličina, která charakterizuje pohybový stav hmotného bodu nebo tělesa vzhledem ke zvolené IVS
vyjadřuje vlastně schopnost tělesa konat práci (těleso má hmotnost a pohybuje se vzhledem k nám určitou rychlostí v, potom může konat práci)
POTENCIÁLNÍ (POLOHOVÁ) ENERGIE
tělesa o hmotnosti m, které je v určité výšce h nad povrchem Země, je určena prací W, kterou vykoná tíhová síla FG o velikosti FG = mg při jeho přemístění na povrch Země
VÝKON A ÚČINNOST
Výkon (P) - fyzikální veličina vyjadřující, jak rychle se práce koná
P = W/t (W = práce)
jednotka = watt (značka W)
W = J/s = J*s-1
ÚČINNOST (η éta)
značka: η (řecké písmeno éta)
udává se v procentech → nemá jednotku
bezrozměrná veličina udávající poměr mezi užitečným výkonem (P) (energie, která se skutečně vykoná, např. světlo) a celkovým příkonem (P₀) (dodaná energie), vyjadřovaná jako desetinné číslo nebo v procentech (0 % až 100 %).
PŘÍKON
příkon (značka P)
je fyzikální veličina udávající množství energie, které zařízení spotřebuje za jednotku času
jednotka: wattech (W)