Fyzika je základná prírodná veda, ktorá skúma zákonitosti prírodných javov, stavbu a vlastnosti hmoty, pohyb, ako aj vlastnosti a deje prebiehajúce medzi objektmi. V technickej fyzike sa tieto princípy aplikujú na pochopenie a návrh technických systémov.
Fyzikálne veličiny a medzinárodná sústava jednotiek SI
Základom každej fyzikálnej úvahy je práca s fyzikálnymi veličinami a ich jednotkami. Medzinárodná sústava jednotiek SI je štandardizovaný systém, ktorý umožňuje konzistentné meranie a porovnávanie fyzikálnych veličín v celosvetovom meradle.
Mezinárodná sústava jednotiek SI obsahuje:
- 7 základných fyzikálnych jednotiek
- Odvozené jednotky
- Násobky a diely jednotiek
- Vedľajšie jednotky (napríklad astronomická jednotka pre dĺžku)
Kinematika: Opis pohybu
Kinematika sa zaoberá opisom pohybu telesa alebo hmotného bodu bez ohľadu na príčiny tohto pohybu. Hlavnou úlohou kinematiky je určiť dráhu, rýchlosť a zrýchlenie telesa.
Pohyb môžeme klasifikovať podľa rôznych kritérií:
- Podľa tvaru trajektórie:
- Priamočiary pohyb: Teleso sa pohybuje po trajektórii v tvare priamky.
- Krivočiary pohyb: Teleso sa pohybuje po trajektórii v tvare krivky.
- Podľa veľkosti rýchlosti pohybu:
- Rovnomerný pohyb: Teleso v ľubovoľne veľkých, ale rovnakých časových intervaloch prejde rovnako veľké úseky dráhy. Rýchlosť je konštantná.
- Nerovnomerný pohyb: Rýchlosť telesa sa v rovnakých časových úsekoch mení, nie je konštantná.
- Druhy pohybov telies:
- Posuvný (translačný) pohyb: Všetky body telesa opíšu za ten istý čas rovnakú trajektóriu a ľubovoľné priamky pevne spojené s telesom zachovávajú svoj smer vzhľadom na vzťažnú sústavu.
- Otáčavý (rotačný) pohyb: Všetky body telesa opisujú kružnice so stredmi na osi otáčania a tieto kružnice ležia v rovinách kolmých na os otáčania.
Pojem hmotný bod
Hmotný bod je myšlienkový model telesa, pri ktorom sa zanedbávajú jeho rozmery, ale zachováva sa jeho hmotnosť. Tento model zjednodušuje analýzu pohybu, najmä pri štúdiu pohybu celého telesa.
Pojem vzťažný bod a polohový vektor
Vzťažný bod je bod, vzhľadom na ktorý sa určuje poloha telesa. Je to typický začiatok súradnicovej sústavy. Polohu určitého bodu vzhľadom na zvolený vzťažný bod O môžeme určiť orientovanou úsečkou nazývanou polohový vektor r.
Dynamika: Sily a zákony pohybu
Dynamika sa zaoberá skúmaním príčin pohybu, teda silami, ktoré tento pohyb vyvolávajú alebo menia.
Newtonove pohybové zákony
Newtonove zákony tvoria základ klasickej mechaniky:
- Zákon zotrvačnosti: Každý hmotný bod v inerciálnej sústave zotrváva v pokoji alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe, kým nie je nútený vonkajšími silami tento svoj stav zmeniť.
- Zákon sily: V inerciálnej vzťažnej sústave sa výsledná sila pôsobiaca na hmotný bod rovná prvej derivácii hybnosti hmotného bodu podľa času. Matematicky je vyjadrený vzťahom F = ma (pre konštantnú hmotnosť).
- Zákon akcie a reakcie: Každá akcia vyvoláva rovnako veľkú, ale opačne orientovanú reakciu.
Mechanická práca, výkon a energia
Mechanická práca je výsledkom pôsobenia sily na dráhe. Výkon udáva, ako rýchlo sa práca vykonáva. Energia je schopnosť telesa vykonávať prácu. V technickej fyzike sú dôležité pojmy ako potenciálna a kinetická energia.
Hybnosť a jej zákon zachovania
Hybnosť je vektorová veličina, ktorá charakterizuje pohyb telesa. Zákon zachovania hybnosti hovorí, že celková hybnosť izolovaného systému zostáva konštantná, pokiaľ naň nepôsobia vonkajšie sily.
Zákon zachovania mechanickej energie
Pre dynamicky izolovaný systém, na ktorý okrem konzervatívnych síl nepôsobí žiadna iná sila, platí zákon zachovania mechanickej energie. Celková mechanická energia (súčet kinetickej a potenciálnej energie) systému zostáva konštantná.
Tento zákon je špeciálnym prípadom všeobecného zákona zachovania energie, ktorý tvrdí, že celková energia izolovaného systému zostáva konštantná pri všetkých procesoch, ktoré v ňom prebiehajú. Tento zákon je jedným zo základných fyzikálnych zákonov a platí ako v makrosvete, tak aj v mikrosvete.
Osciloskop: Nástroj na vizualizáciu signálov
Osciloskop je elektronický prístroj, ktorý umožňuje vizuálne pozorovať elektrické signály v závislosti od času. Je to neoceniteľný nástroj v technickej fyzike a elektrotechnike, pretože umožňuje znázorniť priebeh rôznych veličín, ktoré je možné previesť na elektrické napätie, ako sú prúd, tlak, magnetický tok a iné.
Základnou súčasťou osciloskopu je obrazovka (zvyčajne katódová trubica), kde sa zobrazuje priebeh signálu. Elektrónový lúč dopadajúci na tienidlo spôsobuje jeho fluorescenciu, čím vzniká viditeľná stopa. Dva páry vychyľovacích doštičiek umožňujú riadiť pohyb lúča vo vertikálnom a horizontálnom smere. Na vertikálny pár sa privádza sledovaný elektrický signál, zatiaľ čo na horizontálny pár sa zvyčajne privádza pílové napätie z generátora časovej základne, ktoré zabezpečuje lineárne rozvinutie signálu v čase.
Základy osciloskopu pre začiatočníkov
tags: #vypracovane #otazky #uvod #do #technickej #fyziky
