1. Mechanika - úvod. [ X ] - měřící jednotka. { X } - označuje kvantitu (množství)

Transkript

1 . Mechanika - úvod. Základní pojy V echanice se zabýváe základníi vlastnosti a pohybe hotných těles. Chcee-li přeístit těleso (echanický pohyb), potřebujee k tou znát tyto tři veličiny: hota, prostor, čas. Proč zrovna tyto? Potřebujee-li přeístit těleso (hota), je nutné znát odkud ka ho chcee přeisťovat a to označíe za ten prostor. Dále je třeba k tou určitý čas. Ve fyzice přeisťování tělesa označujee jako echanický pohyb... Hota Základní poje fyziky je hota. V praxi se hotné objekty vyskytují ve dvou forách: látka nebo pole. látka to jsou tři základní skupenství (pevné, kapalné a plynné) pole gravitační, elektrické nebo agnetické..2 Metody zkouání ve fyzice Fyzika dochází k nový poznatků poocí tří základních etod: ) Pozorování sledujee určitý jev v přirozených podínkách (pozorovatel do ničeho nezasahuje). 2) Experient pozorujee jev v laboratoři, kde jej uěle vyvoláe a ěníe i za jeho průběhu podínky. ) Fyzikální ěření je to ateatické vyjádření experientu. Více se budee zabývat v laboratorních cvičeních..2 Základní fyzikální veličiny a jejich jednotky Fyzikální veličina vyjadřuje základní vlastnosti hotných objektů (např: u válečku chcee znát jeho hotnost, obje), které označuje přede doluvenýi značkai. POZOR: Záleží i na velikosti písen. Fyzikální veličina, kterou ěříe (určujee její hodnotu), á ěřící jednotku (u hotnosti je to kilogra kg)..2. Zápis veličiny a jednotky Obecný zápis: X = { X } [ X ] X označení fyzikální veličiny { X } - označuje kvantitu (nožství) [ X ] - ěřící jednotka Př: délka l = 5, pak { V } = 5, [ V ] = POZOR: Tento zápis berte jako závazný. Není ožné napsat naěřenou hodnotu bez jednotky..2.2 Mezinárodní soustava jednotek SI (základní jednotky) Měřící jednot ůžee volit pro různé fyzikální veličiny zcela libovolně. Pro přehlednost byla vytvořena soustava základních fyzikálních veličin a jí odpovídající soustava jednotek. U nás byla na základě ezinárodních dohod u zkoněna Mezinárodní soustava jednotek SI. Máe sed základních veličin a ji odpovídající jednotky.

2 Základní veličiny a jejich jednotky ) délka její jednotkou je etr. Metr je určen vzdáleností dvou rysek na ezinárodní prototypu etru při teplotě 0 C a při norální atosférické tlaku. Mezinárodní etr je uložen v Mezinárodní úřadě pro íry a váhy v Sévres. Jeho kopie je uložena v Praze. příčný řez 2) hotnost jeho jednotkou je kilogra. Je to hotnost ezinárodního kilograu, který je vyhotoven ze slitiny platiny a iridia a je uložena na stejné ístě jako etr. ) čas jeho jednotkou je sekunda. Sekunda je doba rovnající se periodá záření, které odpovídá přechodu ezi dvěa hladinai veli jené struktury základního stavu atou Cesia. 4) elektrický proud jeho jednotkou je apér. Apér je stálý elektrický proud, který při průchodu ezi dvěa rovnoběžnýi příýi a nekonečně dlouhýi vodiči zanedbatelného kruhového průřezu uístěnýi od sebe, vyvolá stálou sílu N na je etr délky. 5) terodynaická teplota její jednotkou je kelvin. Kelvin je teploty trojného bodu vody. 27,5 díl terodynaické 6) látkové nožství jeho jednotkou je ol. Mol je látkové nožství soustavy, které obsahuje právě tolik eleentárních jedinců, kolik je atoů v nuklidu 2 6C o hotnosti 0,02 kg. 2

3 7) svítivost její jednotkou je kandela. Kandela je svítivost zdroje, který vysílá vedlejší onofrekvenční záření o kitočtu na steradián Hz a jehož zářivost v toto sěru je wattů Odvozené jednotky Tyto jednotky se vytvářejí skládání ze základních jednotek. Př. Urči jednotku rychlosti rovnoěrného pohybu. s Vyjdee ze vztahu v =, kde dráha (s) je v etrech a čas (t) je v sekundách. t Z toho plyne: [ v] = = s s.2.4 Vedlejší jednotky Nepatří do soustavy SI. Tyto jednotky běžně používáe, protože jsou pro nás výhodnější či je jejich používání prověřené staletíi. Uvedee si několik případů: ) čas inuta, hodina, den 2) hotnost tuna, gra ) rovinný úhel stupeň, vteřina, inuta 4) plošný obsah hektar, ar 5) obje litr, hektolitr 6) energie elektronvolt.2.5 Základní převody jednotek ) délkové jednotky = 0 d = 00 c = 000 k = 0 ya (yard) = 0,944 M (íle) =,609 k NM (náořní íle) =,852 k 0 Å (ångströ či ångstro) = 0 2) plošné = 0 d = 0 c = 0 ha = 00 ar = ar = 00 ) objeové 6 9 = 0 d = 0 c = 0 l = 0 dl = 000 l l = d l = c 4) energie ev =, J 2

4 .2.6 Doplňkové jednotky ) radián je to jednotka rovinného úhlu 2) steradián jednotka prostorového úhlu.2.7 Násobky jednotek V praxi jsou nohdy základní jednotky zcela nepraktické, a proto se k ni používají předpony, které ná usnadňují jejich zápis. Bude stačit pokud si budete paatovat předpony z této tabulky: Př: Bylo by zbytečné psát, že k = 000, je snazší napsat k = 0.. Řecká abeceda Ve fyzice budee používat i jinou abecedu než latinku a to řeckou abecedu, proto je nutné si následující tabulku důkladně nastudovat. 4

5 .4 Měření hustoty látek Abycho ohli určit hustotu tělesa, usíe určit dvě fyzikální veličiny a to: obje a hotnost..4.. Určení objeu tělesa Obje ěříe různý způsobe. Nejvíce záleží jaký tvar á těleso nebo v jaké skupenství je látka tělesa. Má dva tvary tělesa: pravidelný a nepravidelný. ) Obje pravidelného tělesa zěříe jeho rozěry a obje vypočítáe ze vztahu pro obje daného tělesa. 2) Obje nepravidelného tělesa áe v podstatě dvě ožnosti a to použijee oděrný válec nebo pyknoetr. a) Poocí oděrného válce. Napustíe do oděrného válce vodu a určíe její obje V. Pak do něj ponoříe těleso a určíe obje V 2, pak určíe výsledný obje tělesa takto V = V 2 V. Vše si prohlédněte na obrázku s oděrnýi válci. b) Poocí pyknoetru (viz. obrázek). Pyknoetr je nádoba s provrtanou skleněnou zátkou. Zátka je do hrdla zabroušena. Jestliže pyknoetr naplníe po okraj kapalinou a uzavřee zátkou, vyteče přebytečná kapalina otvore zátky a v nádobce zůstane vždy stejný obje kapaliny. Měření se provádí stejně jako u oděrného válce s tí, že se těleso ponoří do pyknoetru a voda, která vyteče ven se zachytává do připravené nádoby..4.2 Určení hotnosti tělesa Určení hotnosti tělesa provedee poocí laboratorních rovnoraenných vah. Těleso se dá zvážit několika etodai. Nejčastěji se používá etoda tří kyvů..4. Určení hustoty tělesa Proč je hustota v praxi důležitá? Představe si následující situaci: Jak je ožné, že písku váží 500 kg a stejný obje vody váží 000 kg. V praxi se ukazuje, že stejné objey různých látek ohou ít různou hotnost. Díky tou zavedee novou veličiny a to je hustota látek (ozn. ρ ), kterou určíe pokud budee znát obje a hotnost dané látky a vypočítáe jí takto: ρ =. V Jednotka hustoty: [ ρ ] = kg = kg Kroě této jednotky dále používáe jednotku ezi těito dvěa jednotkai: g c. Podíveje se na převodní vztah 5

6 Převod kg kg na g c : 000 g = = g c ZÁVĚR: Výsledke tedy je, že když převádíe z hodnotu vydělíe 000. kg na g c tak převáděnou Převod na na kg : kg g = = kg = 000 kg c ZÁVĚR: Výsledke tedy je, že když převádíe z hodnotu vynásobíe 000. g c na kg tak převáděnou 6