Základy fyziky
Fyzika (z gr. fysis-príroda) je prírodná veda, ktorá skúma, opisuje a vysvetľuje prírodné javy. Klasická fyzika sa delí na tieto oblasti: materálový výskum (ktorý študuje vlastnosti látok), termodynamika (ktorá skúma prenos tepla v látkach a jeho premeny na iné formy energie), optika (ktorá skúma svetlo), mechanika (ktorá skúma pohyb), elektromagnetizmus (ktorý skúma elektrický náboj, elektrický prúd a magnetizmus) a akustika (ktorá skúma zvuk). Okrem klasickej fyziky existuje ešte aj moderná fyzika, do ktorej patrí napríklad astrofyzika, kvantová mechanika, teória relativity atď.
Teleso a látka
Teleso (vec, predmet) je priestorovo ohraničená časť hmoty (napríklad okno, kniha, stolička atď.). Látka je hmota, ktorá sa skladá z rovnakých častíc (čiže rovnakých atómov, molekúl alebo iónov). Napríklad bronz je látka a vždy sa skladá z atómov medi a cínu. Teleso sa skladá z látok (napríklad môj pohár-teleso sa skladá zo skla-látky).
Fyzikálne vlastnosti
Fyzike na opis telies slúžia ich fyzikálne vlastnosti. Fyzikálne vlastnosti delíme na merateľné a nemerateľné.
Merateľné vlastnosti (dĺžka, čas, teplota...) vieme odmerať a číselne vyjadriť. Nazývajú sa aj fyzikálne veličiny.
Nemerateľné vlastnosti (priepustnosť svetla, krehkosť, tvrdosť, skupenstvo...) nevieme oodmerať.
Vlastnosti tuhých látok, kvapalín a plynov
Vlastnosti kvapalín
Kvapaliny sa skladajú z častíc (atómov, molekúl, iónov), ktoré sa môžu voľne pohybovať. Tieto častice neustále konajú neusporiadaný pohyb (tzv. Brownov pohyb).
Z toho vyplývajú tieto špecifickké vlastnsti kvapalín:
- Tekutosť (prelievateľnosť): všetky kvapaliny tečú. Keď sa kvapalina nachádza v gravitačnom poli Zeme, pôsobí na jednotlivé molekuly smerom dole gravitačná sila. Pôsobením tejto sily sa molekuly kvapaliny pohybujú smerom k Zemi. Všetky rieky tečú z hornatých oblastí do nížin.
- Vodorovnosť: všetky kvapaliny majú v pokoji vodorovný povrch. Príčinou tohto javu je gravitačná sila.
- Deliteľnosť: všetky kvapaliny sa dajú ľahko deliť (vieme ich rozlievať, rozprašovať atď.), lebo ich molekuly držia pokope silami, ktoré sa dajú ľahko prekonať.
- Nestálosť tvaru: kvapaliny nemajú stály tvar, ale prispôsobia sa tvaru nádoby, v ktorej sa nachádzajú.
- Nestlačiteľnosť (stálosť objemu): kvapaliny sú takmer nestlačiteľné, čiže ich objem pomocou tlaku nevieme zmeniť. Ak kvapalinou naplníme striekačku a jej otvor upcháme, tak zistíme, že piest nevieme stlačiť.
- Pascalov zákon: tlak sa v kvapaline rozloží, čiže je všade rovnaký bez ohľadu na to, na ktorom mieste na ňu tlačíme.
Tieto vlastnosti využívame napríklad takto: vodorovnosť využívame napríklad vo vodováhe. Vodováha (libela) je nástroj, ktorým sa určuje vodorovná a zvislá poloha (a zisťuje sa, či je povrch vodorovný). Skladá sa z kvapaliny umiestnenej v úzkej rúrke a bublinky v danej kvapaline. Ak sa bublinka nachádza medzi dvomi vyznačenými čiarami, vodováha je vo vodorovnej polohe. Nestlačiteľnosť a Pascalov zákon využívame v hydraulických zariadeniach. Hydraulické zariadenie je zariadenie určené na dvíhanie ťažkých predmetov. Skladá sa z dvoch rôzne veľkých piestov. Na zatlačenie menšieho piestu nám stačí menšia sila ako na zatlačenie väčšieho, a tak vieme zatlačením menšieho piestu dvíhať aj ťažké predmety umiestnené na väčšom pieste.
Vlastnosti plynov
Plyny sa skladajú z častíc (atómov, molekúl, iónov), ktoré sa môžu voľne pohybovať a vzdialenosti medzi nimi sú veľké. Z toho vyplývajú tieto špecifické vlastnosti plynov:
- Tekutosť (prelievateľnosť): všetky plyny, rovnako ako kvapaliny, tečú. Keď si vyrobíme oxid uhličitý a nádobu s ním nakloníme nad sviečku, tak sviečka zhasne, lebo oxid uhličitý sa na ňu preleje a plameň ,,udusí".
- Deliteľnosť: všetky plyny sa dajú ľahko deliť (vieme ich rozlievať, rozprašovať atď.), lebo ich molekuly držia pokope veľmi slabými až žiadnymi silami.
- Nestálosť tvaru: plyn nemajú stály tvar, ale prispôsobia sa tvaru nádoby, v ktorej sa nachádzajú.
- Stlačiteľnosť: všetky plyny sú stlačiteľné. Ak nasajeme vzduch do striekačky a jej otvor upcháme, piest vieme stlačiť.
- Rozpínavosť (nestálosť objemu): plyny nemajú stály objem, ale zaberú celý objem nádoby, v ktorej sa nachádzajú.
- Pascalov zákon: tlak sa v plyne rozloží, čiže je všade rovnaký bez ohľadu na to, na ktorom mieste naň tlačíme.
Keďže tiecť dokážu aj kvapaliny aj plyny, obe ich nazývame tekutiny (hoci väčšina ľudí si nesprávne myslí, že tekutiny sú len kvapaliny).
Vlastnosti tuhých (pevných) látok a telies
Tuhé (pevné) látky a telesá sa skladajú z častíc (atómov, molekúl, iónov), ktoré sú umiestnené blízko seba, sú navzájom viazané silnými silami a nemôžu sa voľne pohybovať, len mierne vibrujú. všetky tuhé látky majú stály tvar aj objem.
Tuhé látky a telesá majú rôzne vlastnosti:
- Krehkosť: telesá z krehkých látok (napr. zo skla) sa pri namáhaní (pri ťahu, náraze atď.) ľahko rozdelia (rozbijú, rozlomia atď.).
- Pružnosť: telesá z pružných látok (napr. z gumy) sa dajú tvarovať, ale potom sa vrátia do pôvodnej polohy.
- Tvárnosť: telesá z tvárnych látok sa dajú ľubovoľne tvarovať.
- Tvrdosť: tvrdosť je schopnosť odolávať tlaku. Napríklad sklo je síce krehké, ale tvrdé, čiže tlakom noža doň ryhu nevyrežeme. Prerezať sklo vieme len ešte tvrdším materiálom (napr. kremeňom alebo diamantom).