1. Úvod

Cieľ fyziky

Cieľ fyziky je zistiť ako funguje príroda. Technológie možno vytvoriť až po pochopení ich princípu. Na začiatku technického rozvoja spoločnosti sú vedecké objavy.

Príklad 1: Objavy a aký technický rozvoj umožnili:

  • jadrové reakcie -> energetika
  • motor -> priemysel
  • zváranie -> nákladné lode
  • tranzistor -> internet

Fyzikálny model je zjednodušený princíp fungovania časti prírody. Človek nedokáže pochopiť celú prírodu naraz v jej zložitosti. Preto model funguje len za určitých podmienok, ktoré treba poznať. Fyzikálne zákony sú modely, preto nie sú dokonalé a neplatia vždy.

Príklad 2: Za akých okolností neplatia fyzikálne zákony:

  • Ohmov zákon: Ak nedochádza ku skin efektu.
  • Keplerove zákony: Len po planétu Urán, Pluto sa pohybuje inak.
  • gravitačné pole sa šíri podstatne rýchlejšie ako svetlo

Hypotéza je predpoklad. Má byť formulovaná tak, aby ju bylo možno potvrdit nebo vyvrátit. Nevyvrátiteľná hypotéza nepripúšťa jej overovanie, preto nie je súčasťou vedy.

Príklad 3: Nevyvrátiteľné tvrdenia:

  • Pod stolom je krokodíl, ale ak sa naňho pozriete, tak sa stane neviditeľný.

Dôkaz je informačný filter ktorý s veľkou pravdepodobnosťou oddelí pravdu od nepravdy-

https://sk.wikipedia.org/wiki/Te%C3%B3ria

Úrovne hmoty

Úrovne hmoty sú tvorené jej zoskupovaním do funkčných celkov. Napríklad:

  • ...
  • sociálne spoločenstvá
  • vyššie organizmy
  • bunky
  • stroje
  • molekuly
  • atómy
  • ...

Princíp zoskupovania hmoty v prírode sa v každej úrovni líši. S každou vyššou úrovňou klesá rýchlosť procesov o niekoľko rádov. Cieľom fyziky je vytváranie modelov pre nižšie úrovne hmoty.

Príklad 3: Spôsob zoskupovania hmoty v rôznych úrovniach:

  • molekuly - atómy spojené chemickými väzbami
  • stroje - funkčné spojenie telies
  • bunky - stroje riadené počítačom

Príklad 4: Rýchlosti javov v rôznych úrovniach hmoty.

  • bunka - 100 000 chemických reakcií za sekundu

Veličiny a jednotky

Fyzikálna veličina popisuje kvantitatívnu vlastnosť objektu. Napríklad dĺžku, teplotu, váhu.

Základné veličiny prírody sú:

  1. hmota
  2. priestor
  3. čas

Tieto veličiny sú nedeliteľné, nespojiteľné, a sú prítomné v každej úrovni hmoty. Ďalšie veličiny možno popísať pomocou týchto veličín.

Fyzikálna jednotka je definovaná veľkosť veličiny. Napríklad hodinu môžeme definovať ako 1/24 dňa. Jednotka umožňuje merať veličinu. Napríklad dĺžku stola zmerame metrom a hodnotu si zapíšeme na papier.

Medzi číslom a značkou sa píše medzera, pretože je to viac slov. Napríklad 20 m = dvadsať metrov.

Príklad 5: Zápis hodnôt slovom a znakmi:

  • stodvadsať centimetrov = 120 cm
  • desať kilogramov = 10 kg
  • dve hodiny = 2 hod

Absolútne jednotky majú zakaždým rovnakú hodnotu. Napríklad meter plátna bude rovnako dlhé v každom obchode. Relatívne jednotky sa vzťahujú na meniaci sa objekt. Napríklad výška dverí má byť aspoň 8 stôp, pretože dospelý človek je vysoký 7 stôp, pričom stopa je dĺžka chodidla.

Etalóny je čo najpresnejší vzor jednotky pre celosvetové použitie.

Príklad 6: Absolútne jednotky:

  • meter
  • Watt
  • hodina

Príklad 7: Relatívne jednotky:

  • stopa
  • lakeť
  • relatívna viskozita

Príklad 8: Približná definícia jednotiek:

  • meter - vzdialenosť medzi natiahnutou rukou dospelého človeka a druhou rukou uprostred hrude
  • sekunda - čas keď poviem dva jednoslabičné slová
  • kilogram - váha litru vody

Príklad 9: Etalóny:

  • meter - dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 s
  • sekunda - je doba trvania 9 192 631 770 periód žiarenia zodpovedajúceho prechodu mezi dvoma hladinami veľmi jemnej štruktúry základného stavu atómu cesia 133.
  • kilogram - je rovný hmotnosti mezinárodného prototypu kilogramu

Sústava jednotiek

Sústava jednotiek zoskupuje jednotky. Niektoré sú základné, a z nich sú odvodené ďalšie. Vhodné sú sústavy ktoré vychádzajú z prírodných veličín.

Metrická sústava, označovaná ako SI, z francúzskeho názvu Systéme International d´Unites [systém enternasjonal dynité], sa používa vo väčšine sveta - Európa, Kanada, Austrália. U nás sa používa zo zákona, v technickej norme sú uvedené jej jednotky:

A. Základné jednotky

veličinaznačka veličinyjednotka veličiny značka jednotky
dĺžkal, ameterm
hmotnosťmkilogramkg
častsekundas
teplotaTKelvinK
elektrický prúdIAmpérA
látkové množstvonmolmol
svietivosťIkandelacd

Poznámka: Pre teplotu sa používa aj jednotka stupeň Celzia, °C.

B. Doplnkové jednotky na meranie uhlov - radián (rad) a streadián (sr).

C. Odvodené jednotky - odvodzujú sa zo základných jednotiek. Sú to napríklad m/s, W (watt), J (joule).

Vedľajšie jednotky - nepatria do SI, ale v praxi sa bežne používajú: tona, hodina, minúta...

Rozmer fyzikálnej veličiny

Rozmer fyzikálnej veličiny je zápis jednotky veličiny pomocou jednotiek základných veličín. Možno využiť vzorec na výpočet zo základných veličín.

Príklad 10: Rozmer veličín:

  • rýchlosť: dim (v) = dim (s / t) = m.s-1
  • zrýchlenie: dim (a) = dim (v / t) = m.s-1 : s = m.s-2
  • sila (Newton): dim (F) = dim (m . a) = kg . m.s-2 = kg.m.s-2
  • energia (Joule): dim (E) = dim (0,5 . m . v2) = kg . (m.s-1)2 = kg.m2.s-2
  • výkon (Watt): dim (P) = dim (E / t) = kg.m2.s-2 : s = kg.m2.s-3
  • tlak (Pascal): dim (p) = dim (F / S) = kg.m.s-2 : m2 = kg.m-1.s-2

Poznámka: V rozmere veličín vidíme 3 základné veličiny prírody: hmota (kg), priestor (m) a čas (s).

Predpony jednotiek

Na vyjadrenie násobku alebo dielu jednotky sa používajú predpony, čo sú písmená pred značkou jednotky. Napríklad 1 mm sa zapisuje ľahšie ako 0,001 m.

predpona - názov = násobok číslo = násobok mocnina

Zväčšujúce predpony:

k - kilo = 1 000 = 103
M - mega = 1 000 000 = 106
G - giga = 1 000 000 000 = 109
T - tera = 1 000 000 000 000 = 1012
P - peta = 1015
E - exa = 1018
Z - dzéta = 1021
Y - yotta = 1024

Zmenšujúce predpony:

m - mili = 0,001 = 10-3
µ - mikro = 0,000 001 = 10-6
n - nano = 0,000 000 001 = 10-9
p - piko = 0,000 000 000 001 = 10-12
f - femto f = 10-15
a - atto = 10-18
z - zepto = 10-21
y - yokto = 10-24

Príklad 11: Zápis bez predpony:

5 km = 5 000 m
100 MJ = 100 000 000 J
30 GW = 30.109 W = 3.1010 W
200 TJ = 200.1012 J = 2.1014 J
100 mA = 0,1 A
30 µA = 30.10-6 A = 3.10-5 A
750 nm = 750.10-9 m = 7,5.10-7 m
100 pF = 100.10-12 F = 10-10 F

Príklad 12: Zápis s predponami:

2 000 W = 2.103 W = 2 kW
200 000 000 J = 200.106 J = 200 MJ
0,016 m = 16,10-3 m = 16 mm
0,000 04 m = 40.10-6 m = 40 µm

PrílohaVeľkosť
zakladneSI.png9.42 KB