1.1 Co je fyzika
Řecké slovo ϕυσιζ [fýsis] znamená příroda.
Fyzika je tedy základem celé přírodovědy
(dříve byla nazývána také přírodní filosofií).
Zabývá se nejobecnějšími přírodními jevy a jejich
zákonitostmi. Je to exaktní (přesná) věda, založená
na přesných měřeních a matematických výpočtech.
Přesto je v řadě přírodních jevů důležité pochopit
především jejich podstatu a příčiny, a to je často
možné i bez složité matematiky.
K čemu je fyzika dobrá (užitečná)
Bez fyziky a jejích objevů by nebyly
● automobily, vlaky, metro, letadla, kosmické rakety
● žárovka, Rentgenova lampa, lékařský ultrazvuk
● rádio, televize, CD disky, počítače, mobilní telefony
Fyzika je velmi důležitým základem
● dalších přírodních věd (chemie, biologie)
● aplikovaných oborů (meteorologie, geologie)
● lékařství a fyzioterapie
● techniky (stavebnictví, strojírenství, elektrotechnika)
Jak lze fyziku dělit
● mechanika
 kinematika
 dynamika
 statika
 gravitace
 mechanika tekutin
● termika
 termometrie
 termodynamika
 molekulová fyzika
● elektromagnetismus
 elektrostatika
 elektrodynamika
 magnetické jevy
 elmg. indukce
● vlnění a optika
 mechanické vlnění
 akustika
 elmg. vlnění
 vlnová optika
 geometrická optika
● atomová fyzika
 fyzika obalu atomu
 jaderná fyzika
 fyzika elem. částic
● astronomie
 Sluneční soustava
 hvězdy a galaxie
 kosmologie
Jak lze fyziku dělit
● výčet na předchozí stránce není úplný, ale také
není třeba se ho učit zpaměti!
● co mohlo ještě být na předchozí straně
 mechanika tekutin (hydrostatika a hydrodynamika, aero...)
 kvantová fyzika (současný pohled na fyziku atomu a částic)
 fyzika pevných látek (pevnost, pružnost, stavba krystalů)
● k fyzice patří i mezní obory
 biofyzika
 chemická fyzika a fyzikální chemie
 fyzikální zeměpis
 astrofyzika (když bereme astronomii jako samostatnou vědu)
Metody fyzikálního zkoumání světa
● na počátku je vždy zvídavost, všímavost a údiv
● pozorování nebo experiment + měření
● zobecnění výsledků měření > hypotéza
● ověřování hypotézy > vytvoření teorie
● matematický model = fyzikální zákon
pozorování (observace)
● nelze jej přesně opakovat
● fyzik používá tam, kde nemůže expeerimentovat
(např. kulový blesk, výbuch supernovy, …)
● observatoř = pozorovatelna
Experiment jako základní metoda
pokus (experiment)
● umělé vytvoření (nebo ovlivnění) sledovaného
a měřeného jevu
● lze jej opakovat s přesně danými parametry
● fyzik používá všude tam, kde je to možné
typy experimentů (podle toho zda měříme)
● kvalitativní (neměříme, jenom pozorujeme jev)
● kvantitativní (měříme a hledáme, nebo ověřujeme
závislost mezi veličinami
Experiment jako základní metoda
typy experimentů (ve školské fyzice)
●
demonstrační (učitel se nám cosi
převádí)
● frontální (všichni si něco vyzkoušíme v lavici)
●
domácí (velmi důležitý typ domácího úkolu)
Pokud vás bude fyzika bavit, budete dělat domácí
experimenty. Ale platí to i naopak !!!
1.2 Fyzikální veličiny a jednotky
Vlastnosti věcí okolo nás
● neměřitelné (kvalitativní), např. barva očí
● měřitelné (kvantitativní), např. výška postavy,
hmotnost, elektrické napětí … veličiny
Měření
porovnávání hodnoty sledované veličiny se zvolenou
fyzikální jednotkou
Hodnota a typ fyzikální veličiny
Hodnota fyzikální veličiny X má dvě části
● číselnou hodnotu … {X}
● jednotku … [X]
tedyX = {X} . [X]
Rozlišujeme dva typy fyzikálních veličin
● skaláry ... mají pouze velikost (čas, teplota, ...)
● vektory ... mají nejen velikost, ale také směr
(rychlost, síla, ...)
Fyzikální jednotky – soustava SI
Mezinárodní systém jednotek SI
je založen na 7 základních jednotkách, (kilogram,
metr, sekunda, ampér, kelvin, kandela a mol)
ostatní jedenotky jsou z těchto základních jednotek
odvozené.
Příklad odvozené jednotky – newton
F = m a
[F] = [m].[a] = kg . ms-2 = N … newton
Z historie fyzikálních jednotek
sekunda
● nejprve hodina; ve středověku den od úsvitu
do soumraku = 12 hodin, noc = 12 hodin,
● s mechanickými hodinami 24 stejných hodin;
● později větší přesnost „zmenšená“ = minuta;
prima minuta = 1. zm., sekunda minuta = 2. zm.
● sekunda se astronomicky zpřesňovala jako část
středního slunečního dne (1/86400)
● dnes se ale určuje pomocí atomových hodin
Z historie fyzikálních jednotek
metr
● byl zaveden v době velké francouzské revoluce
jako 1/10 000 000 část zemského kvadrantu
(jedna desetimiliontina čtvrtiny obvodu země)
● později se měření zpřesnilo … mezinárodní
prototyp metru ze slitiny platiny a iridia
● dnes odvozen z dráhy, kterou uletí světlo za přesně
určený zlomek sekundy
Z historie fyzikálních jednotek
kilogram
● byl zaveden v době velké francouzské revoluce
jako hmotnost 1 litru vody teplé 4 °C
● později se měření zpřesnilo … mezinárodní
prototyp metru ze slitiny platiny a iridia platí
dodnes!
Násobky a díly fyzikálních jednotek
D deka- 101
d deci- 10-1
h hekto- 102
c centi- 10-2
k kilo- 103
m mili- 10-3
M mega- 106
m mikro- 10-6
G giga- 109
n nano- 10-9
T tera- 1012
p piko- 10-12
P peta- 1015
f femto- 10-15
E exa- 1018
a atto- 10-18
Z zetta- 1021
z zepto- 10-21
Y yotta- 1024
y yokto- 10-24
Přesnost měření
● každé měření je zatíženo chybami
● některých chyb se lze vyvarovat (např. volbou
metody, pečlivým prováděním, kontrolou
přesnosti přístroje … tzv. cejchováním)
● některých chyb se vyvarovat nelze, zejména
náhodných chyb!
● proto zpravidla každé měření opakujeme vícekrát
a vždy dostaneme trochu jiný výsledek, měření pak
statisticky zpracujeme a určíme nejen střední
hodnotu (aritmetický průměr), ale také chybu
měření
Přesnost měření
● pokud se některá hodnota na první pohled hodně
liší od ostatních, škrtneme ji a změříme hodnotu
veličiny znovu
● v řemesle platí: „Dvakrát měř, jednou řež!“
● ve fyzice platí: „Desetkrát měř a výsledky
statisticky zpracuj!“
● výsledky zapisujeme ve tvaru neúplných čísel
l = (52,4  0,2) mm
● obě čísla v závorce (aritmetický průměr i absolutní
chyba) musí mít stejný počet desetinných míst
Určeno pro prezentaci přednášky Vybrané kapitoly z fyziky pro studenty OVP.
Byly použity materiály z http://www.musilek.eu/fyzika , které vycházejí z učebnice
Ivan Štoll: Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU, Prometheus, Praha 2001