Fyzika

Elektrina môže byť nebezpečná, ak sa používa nesprávne. Bezpečnostné prvky ako poistky, ističe a uzemnenie chránia ľudí a spotrebiče pred poškodením. Pochopenie týchto prvkov pomáha predchádzať nehodám.

Každý elektrický obvod sa skladá zo súčiastok, ako sú vodiče, batérie, žiarovky, prepínače a rezistory. Každá súčiastka má štandardnú schematickú značku používanú v obvodových schémach.

Elektrický výkon hovorí, ako rýchlo sa prenáša energia v obvode. Vypočíta sa pomocou P = IV (výkon sa rovná prúdu krát napätie). Elektrická energia je jednoducho výkon vynásobený časom, meraná v jouloch alebo kilowatthodinách.

Vzťah medzi napätím, prúdom a odporom v elektrických obvodoch.

V paralelnom obvode sú súčiastky zapojené vedľa seba medzi rovnakými dvoma uzlami, čím poskytujú viac ciest pre prúd. Napätie je rovnaké vo všetkých vetvách, prúdy sa sčítavajú.

Elektrický prúd je tok náboja obvodom, meraný v ampéroch (A). Napätie (potenciálový rozdiel) je energia odovzdaná každej jednotke náboja batériou, meraná vo voltoch (V). Ohmov zákon spája prúd, napätie a odpor.

V sériovom obvode sú všetky súčiastky zapojené za sebou v jednej slučke. Rovnaký prúd prechádza každou súčiastkou, ale napätia sa sčítavajú.

Štúdium elektrického náboja, prúdu, obvodov a magnetických polí a ich vzájomných vplyvov.

Magnety majú dva póly — severný a južný. Rovnorné póly sa odpudzujú a rôznorné sa priťahujú. Každý magnet je obklopený magnetickým poľom, ktoré možno zobraziť siločiarami. Magnetické pole môže vytvoriť aj elektrický prúd vo vodiči (elektromagnetizmus).

Na predmet ponorený do kvapaliny pôsobí vztlaková sila smerom nahor, ktorá sa rovná tiaži vytlačenej kvapaliny.

Výpočet hustoty a Archimédov zákon — kedy teleso pláva a kedy klesá.

Gravitácia je príťažlivá sila medzi všetkými telesami s hmotnosťou. Pri povrchu Zeme gravitácia tiahne telesá nadol s intenzitou gravitačného poľa asi 10 N/kg. Tiaž je gravitačná sila pôsobiaca na teleso a vypočíta sa ako W = mg. Tiaž a hmotnosť sú rôzne veličiny.

Hybnosť vyjadruje, ako ťažké je zastaviť pohybujúci sa objekt. Závisí od hmotnosti aj rýchlosti. V uzavretej sústave sa hybnosť vždy zachováva — celková hybnosť pred zrážkou sa rovná celkovej hybnosti po zrážke.

Moment sily je otáčavý účinok sily okolo otočného bodu (osi otáčania). Vypočíta sa vynásobením sily kolmou vzdialenosťou od osi. Aby bol objekt v rovnováhe, súčet hodinových momentov musí byť rovnaký ako súčet protihodinových momentov.

Tri Newtonove zákony tvoria základ klasickej mechaniky a opisujú pohyb telies pod vplyvom síl.

Ako sa sily skladajú, čo znamená rovnováha síl a ako kresliť silové diagramy.

Rozdiel medzi hmotnosťou a tiažou a výpočet gravitačnej sily.

Trecia sila pôsobí proti relatívnemu pohybu medzi plochami. Rozlišujeme statické a kinetické trenie.

Tri spôsoby prenosu tepla — vedenie, prúdenie a žiarenie — s príkladmi z každodenného života.

Hmota existuje ako pevná látka, kvapalina alebo plyn. Časticový model vysvetľuje vlastnosti každého skupenstva. Pevné látky majú pevný tvar a objem; kvapaliny tečú, ale majú pevný objem; plyny vypĺňajú nádobu. Zmeny skupenstva zahŕňajú prenos energie.

Merná tepelná kapacita hovorí, koľko energie treba na ohriatie 1 kg látky o 1 °C. Rôzne materiály potrebujú rôzne množstvo energie. Vzorec Q = mcΔT spája energiu, hmotnosť, mernú tepelnú kapacitu a zmenu teploty.

Väčšina materiálov sa pri zahrievaní rozťahuje a pri ochladzovaní sa sťahuje. Deje sa tak preto, lebo pri vyšších teplotách častice kmitajú intenzívnejšie.

Teplota meria stupeň horúcosti alebo chladu. Vedci používajú Kelvinovu stupnicu, ktorá začína absolútnou nulou, zatiaľ čo bežný život používa Celsius. Prevod medzi nimi vyžaduje pripočítanie alebo odčítanie čísla 273.

Štúdium pohybu, síl, energie a ako objekty interagujú, čo poskytuje základ pre pochopenie fyzického sveta.

Dráha je celková dĺžka prejdenej cesty bez ohľadu na smer — je to skalárna veličina. Posunutie je priamočiara vzdialenosť od štartu do cieľa vrátane smeru — je to vektorová veličina.

Graf dráha–čas zobrazuje, ako sa vzdialenosť objektu od východiskového bodu mení v čase. Smernica (sklon) priamky udáva rýchlosť. Priamka znamená stálu rýchlosť, krivka znamená meniaci sa pohyb a vodorovná čiara znamená, že objekt stojí.

Výpočet priemernej rýchlosti, vzdialenosti a času pomocou trojuholníka rýchlosti.

Rovnomerný pohyb opisuje pohyb konštantnou rýchlosťou. Vzdialenosť, rýchlosť a čas sú spojené vzorcom s = vt.

Rýchlosť (ako vektor) je vektorová veličina, ktorá popisuje veľkosť aj smer pohybu. Líši sa od rýchlosti (skalár), ktorá má len veľkosť. Priemerná vektorová rýchlosť sa vypočíta ako posunutie delené časom.

Telesá vo voľnom páde sa zrýchľujú hodnotou g ≈ 9,8 m/s² smerom nadol. Vrh spája vodorovný rovnomerný pohyb s vertikálnym voľným pádom.

Rovnomerne zrýchlený pohyb popísaný pohybovými rovnicami, ktoré spájajú posunutie, rýchlosť, zrýchlenie a čas.

Atmosferický tlak je tlak spôsobený váhou zemskej atmosféry. Na hladine mora sa rovná asi 101 325 Pa (1 atm).

Hydrostatický tlak je tlak, ktorý pôsobí kvapalina v pokoji vďaka váhe kvapaliny nad daným bodom. S hĺbkou rastie.

Definícia tlaku, vplyv plochy na tlak a vzorec p = F/S.

Tlak plynu vzniká zrážkami častíc so stenami nádoby. Tlak sa zvыšuje pri náraste teploty alebo zmenšení objemu. Boylov zákon hovorí, že pri konštantnej teplote sú tlak a objem plynu nepriamo úmerné.

Ako funguje pevná a pohyblivá kladka, vzťah záťaže a sily a mechanická výhoda.

Koleso a os je jednoduchý stroj tvorený veľkým kolesom pripojeným k menšej osi. Sila vynaložená na väčšie koleso vyvolá väčšiu silu na osi, čím uľahčí otáčanie ťažkých bremen. Príklady zahŕňajú volanty, kľučky dverí a skrutkovače.

Naklonená rovina je rovná plocha sklonená pod uhlom. Znižuje potrebnú silu na zdvíhanie predmetu tým, že prácu rozloží na dlhšiu vzdialenosť.

Páka je jednoduchý stroj — tuhá tyč otáčajúca sa okolo pevného bodu (opory). Môže násobiť silu alebo vzdialenosť podľa umiestnenia záťaže, sily a opory.

Kinetická energia je energia, ktorú má objekt vďaka svojmu pohybu. Závisí od hmotnosti a štvorca rýchlosti. Zdvojnásobenie rýchlosti štvornásobí kinetickú energiu. Kinetická energia sa prenesie do iných foriem, keď sa objekt zastaví.

Gravitačná potenciálna energia (GPE) je energia uložená v objekte vďaka jeho výške nad zemou. Čím väčšia výška a hmotnosť, tým viac GPE má. Keď objekt padá, GPE sa premieňa na kinetickú energiu.

Práca sa koná, keď sila spôsobí posunutie. Veta o práci a energii spája čistú prácu so zmenou kinetickej energie.

Čo je výkon vo fyzike, ako ho vypočítame a rozdiel medzi energiou a výkonom.

Celková mechanická energia izolovaného systému zostáva konštantná. Energia sa premieňa medzi kinetickou a potenciálnou formou.

Štúdium vlnového pohybu, správania svetla a optických javov vrátane odrazu, lomu a elektromagnetického spektra.

Elektromagnetické spektrum je rozsah všetkých typov elektromagnetického žiarenia usporiadaných podľa vlnovej dĺžky a frekvencie. Zahŕňa rádiové vlny, mikrovlny, infračervené, viditeľné svetlo, ultrafialové, röntgenové a gama žiarenie. Všetky EM vlny sa vo vákuu šíria rýchlosťou svetla.

Ako biele svetlo vzniká spektrum, miešanie farieb a prečo predmety vyzerajú farebne.

Lom je ohýbanie svetla pri prechode z jedného prostredia do druhého. Ohnutie nastáva preto, lebo svetlo sa šíri rôznymi rýchlosťami v rôznych materiáloch.

Šošovky lámu svetlo pomocou zakrivených priehľadných povrchov. Vypuklé (spojné) šošovky sústreďujú rovnobežné lúče do ohniskovej vzdialenosti. Vydutné (rozptylné) šošovky lúče rozptyľujú. Šošovky sa používajú v okuliaroch, fotoaparátoch, mikroskopoch a ďalekohľadoch.

Keď svetlo prechádza z hustejšieho prostredia do menej hustého pod uhlom väčším ako kritický uhol, úplne sa odrazí späť — to je úplný odraz. Úplný odraz je princíp optických vlákien používaných v telekomunikáciách a medicíne.

Keď svetlo dopadne na hladký povrch, odrazí sa tak, že uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Oba uhly sa merajú od kolmice k povrchu.

Zrkadlá odrážajú svetlo podľa zákona odrazu — uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Rovné zrkadlá vytvárajú zdanlivé, vzpriamené obrazy rovnakej veľkosti ako predmet. Duté zrkadlá sústreďujú svetlo a môžu zväčšovať; vypuklé zrkadlá rozptyľujú svetlo a poskytujú širší zorný uhol.

Všetky vlny majú spoločné vlastnosti. Vlnová dĺžka je dĺžka jedného úplného vlnového cyklu, frekvencia je počet vĺn za sekundu a amplitúda je maximálne výchylenie od rovnovážnej polohy. Tieto vlastnosti súvisia rovnicou v = fλ.

Zvuk je pozdĺžna vlna, ktorá potrebuje prostredie na šírenie. Výška tónu závisí od frekvencie — vyššia frekvencia znamená vyšší tón. Hlasitosť závisí od amplitúdy — väčšia amplitúda znamená hlasnejší zvuk. Zvuk sa šíri rýchlejšie v tuhých telesách a kvapalinách ako v plynoch.