FYZIKA, SI, NÁSOBKY A DÍLY, SKALÁR A VEKTOR, PŘEVODY TEORIE. Fyzika. Fyzikální veličiny a jednotky

Transkript

1 Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Vladislav Válek MGV_F_SS_1S1_D01_Z_MECH_Uvod_PL Člověk a příroda Fyzika Mechanika Úvod Fyzika, SI, násobky a díly, skalár a vektor, převody FYZIKA, SI, NÁSOBKY A DÍLY, SKALÁR A VEKTOR, PŘEVODY TEORIE Fyzika Fyzika je přírodní věda zkoumající hmotu a její chování, vědní obor, který zkoumá zákonitosti přírodních jevů. Popisuje vlastnosti a projevy hmoty, antihmoty, vakua, přírodních sil, světla i neviditelného záření, tepla, zvuku atd. Vztahy mezi těmito objekty fyzika obvykle vyjadřuje matematickými prostředky. [03] Fyzikální veličiny a jednotky Soustava fyzikálních veličin a jednotek SI Mezinárodní soustava jednotek tvoří ji 7 základních jednotek, odvozené jednotky, násobky a díly jednotek Fyzikální veličina Značka veličiny Jednotka Značka jednotky Definice Délka metr 1 metr je délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za 1/ sekundy. Hmotnost Čas kilogram sekunda 1 kg je definován hmotností mezinárodního prototypu kilogramu, který je uložen v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry v Sèvres u Paříže. 1 sekunda je doba trvání period záření, odpovídající přechodu mezi dvěma hyperjemnými hladinami základního stavu atomu 133 Cs. Termodynamická teplota kelvin 1 kelvin je 1/273,16 díl absolutní teploty trojného bodu vody. Látkové množství Elektrický proud Svítivost mol ampér kandela 1 mol je takové množství, které obsahuje tolik elementárních jednotek (atomů, molekul, iontů, elektronů ), kolik je uhlíkových atomů v 12 g uhlíku 12 C. 1 ampér je takový elektrický proud, který ve dvou přímých rovnoběžných vodičích o nekonečné délce a zanedbatelném průřezu vzájemně vzdálených ve vakuu jeden metr, vyvolá mezi těmito vodiči sílu rovnou N na jeden metr délky. 1 kandela je svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření s frekvencí Hz, a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 W.sr -1. Tabulka 1: Mezinárodní soustava jednotek SI [04] odvozené jednotky 1/7

2 násobky a díly Mocnina Předpona název jednotky vedlejší Předpona značka Název Násobek Příklad trilion biliarda bilion miliarda milion tisíc sto deset desetina 0, setina 0, tisícina 0, miliontina 0, miliardtina 0, biliontina 0, biliardtina 0, triliontina 0, Tabulka 2: Násobky a díly [05] pro zápis jednotek nepoužíváme zlomkové čáry (m/s), ale záporné exponenty (m.s -1 ) Skalární a vektorové veličiny Skalární fyzikální veličina = skalár Vektorová fyzikální veličina= vektor 2/7

3 VZORCE A KONSTANTY zápis veličiny: velikost vektoru: výslednice sil: odčítání vektorů: hustota: ρ voda = 1000 kg.m -3, ρ benzín = 720 kg.m -3, ρ hliník = 2700 kg.m -3, ρ uhlí = 1200 kg.m -3 rychlost světla ve vakuu: c = m.s -1 = m.s -1 APLIKACE, PRAXE KONTROLNÍ OTÁZKY 1) Čím se zabývá fyzika, co zkoumá? 2) Jak můžeme popsat vlastnosti těles a dějů? Jak vypadá formální zápis a co vyjadřuje? Uveď na příkladu. 3) Mezinárodní soustava jednotek SI vysvětlete a popište (základní a vedlejší jednotky, odvozené). 4) Násobky a díly vysvětlete, vyjmenujte alespoň v rozsahu , uveďte na příkladu. 5) Vektor rozdíl oproti skaláru, práce s vektory, grafické znázornění, velikost. PROCVIČOVÁNÍ 1) Určete, o jakou jednotku se jedná (základní, vedlejší, odvozenou): a) m.s -1, b) litr, c) newton, d) metr, e) volt, f) pascal, g) sekunda, h) hodina, i) hektar. 2) Vyjádřete hustotu hliníku 2700 kg.m -3 v jednotkách g.cm -3. 3) Vyjádřete a) 72 km.h -1 v dm.min -1, b) 0,015 kn.cm -2 v N.m -2. 4) Vhodně zapište pomocí násobků a dílu: a) m, b) 0, N, c) C. 5) Vyjádřete pomocí mocnin o základu 10 tyto jednotky: a) MN, b) ka, c) nj, d) μm. 3/7

4 6) Zapište rychlost světla pomocí dekadické mocniny, dále užijte vhodnou předponu pro násobky. 7) Vyjádřete pomocí jednotek SI: a) 7 t, b) 50 l, c) 1 h 12 min, d) dm 2, e) 0,8 km 3. 8) Určete hmotnost vody v akváriu o rozměrech 5 dm, 30 cm, pokud je zaplněno do výšky 0,4 m. 9) Jakou hmotnost bude mít patnáctilitrový kanystr s benzínem, pokud prázdný váží 1,5 kg? 10) Na autě o nosnosti 3,5 t je naloženo 2,5 m 3 hašeného vápna. Určete hustotu vápna. 11) Vektorová nebo skalární veličina? Délka, energie, rychlost, hustota, síla, obsah plochy, objem, práce, čas. 12) Zakreslete vhodně vektor síly o velikosti 3 N a poté jej rozložte do dvou náhodně zvolených směrů. 13) Určete velikost výslednice dvou sil, 1,7 N a 6,5 N, které jsou a) stejného, b) opačného směru. 14) Vypočítejte velikost vektoru, který vznikne součtem dvou kolmých vektorů o velikosti 5 N a 7 N. 15) Převeďte: 0,23 cm 2 = dm 2 0,0078 m 2 = cm kj = J 0,09 A = ma 0,07 g = mg J = kj 0,290 MN = kn 0,2 dm 3 = mm cm 3 = m W = kw 4 min = s 0,05 GW = MW 305 kn = N 0,75 kw = W 4/7

5 0,08 dm 2 = mm N = MN 95 MJ = kj 4 h = s mg = kg 100 μg = g 0,15 m 3 = cm 3 52 Pa = kpa 0,0004 km 2 = m 2 0,055 km = mm 10 cm = mm C = C 63 cm = m 13 μc = C 0,023 kg = g 2 nf = F 180 s = min 150 mn = N 0,0004 kg = mg 0,16 μm = m 0,16 kg = g C = C 3 kj = J 6 mm = m 0,14 MPa = kpa 200 nm = m 6,8 MJ = J 40 μg = kg 0,6 mn = N 22 cm = m 12 μg = g 0,2 cm 3 = mm 3 0,02 kn = N 500 cm 3 = m Pa = kpa 0,6 dm 2 = cm 2 [06] BONUS Zadání: 1) Jak se nazývá úsečka, u které nás zajímá jak velikost, tak i směr? 2) Veličina, která zohledňuje množství vykonané práce za čas. 3) Sečtením všech vektorů získáváme vektor, který se nazývá 4) Mikro, mili, atto jsou 5) Skalár je plně zadán, pokud je dána číselná hodnota a 6) Jednotka svítivosti. 7) ) Jednotka termodynamické teploty 9) Nejbližší hvězda 10) Pro 10 2 lze v některých případech použít předponu /7

6 SHRNUTÍ Fyzika je přírodní, která k popisu těles a dějů využívá různé veličiny. Hodnota fyzikální veličiny je dána a. Mezinárodní soustava jednotek obsahuje základních veličin a jednotek, dále pak máme jednotky a násobky a. Veličiny mohou být dvojího typu, a. Vektory lze sčítat a odčítat, násobit a dělit nenulovým reálným číslem. je dána vektorovým součtem všech sil. Pokud dva vektory odečítáme, využíváme vektoru. Další příklady na převody jednotek včetně postupu a návodu viz [07]. DOMÁCÍ ÚKOL 1) Určete, které z pojmů představují fyzikální veličiny: těleso, hustota, kilogram, metr, čas, rychlost, teplota, výkon, atom, tlak, záření. 2) Sbírka [02] kapitola 2.1 Kinematika, úloha 2.1, 2.2 3) Franta drží cihlu o hmotnosti 5 kg. Znázorněte působící síly na těleso, jejich velikosti a výslednici sil. 4) Učebnice [01] kapitola 1.4 Skalární a vektorové fyzikální veličiny překreslete si obrázky, ve kterých se pracuje s vektory (sčítání, odčítání, násobení, rozklad sil, nakloněná rovina). 5) Zapište do tabulky vybraná písmena malé řecké abecedy: alfa, beta, gama, delta, epsilon, éta, lambda, mý, pí, ró, omega. 6/7

7 ZDROJE [01] BEDNAŘÍK, Milan; ŠIROKÁ, Miroslava. Fyzika pro gymnázia - Mechanika. 3. vydání. Praha : Prometheus, s. ISBN [02] LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., ŠIROKÁ, M. Sbírka úloh z fyziky pro střední školy. Dotisk 2. vydání. Praha : Prométheus, s. ISBN X [03] Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Fyzika [online]. c2012 [citováno ]. Dostupný z WWW: < [04] Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Soustava SI [online]. c2012 [citováno ]. Dostupný z WWW: < [05] Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Předpona soustavy SI [online]. c2012 [citováno ]. Dostupný z WWW: < [06] MAZUREK, Jiří. Fyzikální jednotky. Metodický portál : Digitální učební materiály [online] , [cit ]. Dostupný z WWW: < ISSN [07] KRYNICKÝ, Martin. Elektronické učebnice matematiky a fyziky. Fyzika.realisticky.cz aneb když (se) chcete naučit... [online]. [cit ]. Dostupné z: METODICKÝ LIST Název školy Masarykovo gymnázium Vsetín Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Autor Mgr. Vladislav Válek Název šablony III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název DUMu MGV_F_SS_1S1_D01_Z_MECH_Uvod_PL Stupeň a typ vzdělávání Gymnaziální vzdělávání Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Mechanika úvod Druh učebního materiálu Pracovní list - žák Cílová skupina Žák, let Anotace Pracovní list určen do výuky studentům, podklad pro vlastní poznámky/sešit, náplň: fyzika jako věda, veličiny a jednotky, SI, převody jednotek, skaláry a vektory. Vybavení, pomůcky - Klíčová slova fyzika, mechanika, věda, veličina, jednotka, SI, skalár, vektor Datum /7