VOSIS/VO1P/1. semestr - ZO/FZE/Zápočtový test.md

Jaká je základní idea nových definic jednotek soustavy SI?

Jak jsou a budou definovány (např. 1m, 1s)?

• Nové definice jednotek v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) byly přijaty v roce 2019 a jsou založeny na fyzikálních konstantách přírody. Zahrnují:
  • Sekunda (s): Definována frekvencí přechodu mezi energetickými hladinami atomu cesia-133
  • Metr (m): Definován rychlostí světla ve vakuu, přičemž 1 metr je dráha, kterou světlo urazí za 1/299 792 458 sekundy
  • Kilogram (kg): Definován na základě Planckovy konstanty a dalších konstant, namísto fyzického prototypu kilogramu
  • Ampér (A): Definován elementárním nábojem elektronu
• Tyto nové definice zvyšují přesnost a konzistenci jednotek v rámci soustavy SI

Formální podobnost a rozdílnost Coulombova a Newtonova grav. zákona?

• Podobnosti:
  • Inverzně kvadratická závislost: Oba zákony vyjadřují interakce mezi dvěma objekty, které jsou inverzně úměrní druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi
  • Univerzálnost: Oba zákony platí pro všechny hmotné body ve vesmíru
• Rozdíly:
  • Povaha interakce:
    • Coulombov zákon: Popisuje elektrostatické působení mezi nabitými částicemi (elektrickými náboji)
    • Newtonův gravitační zákon: Popisuje gravitační přitažlivost mezi hmotnými tělesy
  • Typ konstanty:
    • Coulombov zákon: Zahrnuje Coulombovu konstantu a měří sílu mezi nabitými částicemi a jejich náboji
    • Newtonův gravitační zákon: Zahrnuje gravitační konstantu a měří sílu gravitační přitažlivosti mezi hmotnými tělesy

Práce s vektory: vektor. součet : a) řešení graficky b) řešení výpočtem

Zrychlení hmotného bodu, pohyby zrychlené i zpomalené

• doplňte (odpovědi):
  • Velikost okamžitého zrychlení je dána podílem velikosti změny rychlosti a příslušné doby, v níž k této změně došlo. Jednotkou zrychlení je metr za sekundu na druhou: m*s^{-2}

Jak daleko před stanicí musí strojvůdce začít brzdit, výpočty?

Potenciální energie elektrostatického pole, elektrický potenciál a napětí?

• potenciální energie elektrostatického pole

  • elektrická potenciální energie = potenciální energie v gravitačním poli

• elektrický potenciál

  • skalární fyzikální veličina, která popisuje potenciální energii jednotkového elektrického náboje v elektrostatickém poli

• elektrické napětí

  • rozdíl potenciálu elektrického pole

• doplňte (odpovědi):

  • Elektrický potenciál můžeme definovat jako podíl práce W, kterou vykoná elektrostatická síla při přenesení bodového náboje q z daného místa na zem. Potenciál země a uzemněných těles je nulový. Za místo s nulovou potenciální energií proto volíme zem a tělesa s ní vodivě spojená. (uzemněná) Napětí mezi dvěma body elektrostatického pole je rovno rozdílu jejich potenciálů. Napětí v obvodu je pak rozdíl potenciálů.

Dielektrika a izolanty, elektrická pevnost dielektrika?

• Dielektrika

  • Hlavní vlastností dielektrika je schopnost polarizovat se v elektrickém poli.
  • Hlavním parametrem dielektrika je jeho relativní permitivita (εr).
  • Dielektrika se využívají k hromadění elektrické energie (kondenzátory).
  • Dielektrikum představuje širší pojem než izolant (dielektrikum může být i polovodič).
  • Příklady dielektrik: slída, vzduch, kondenzátorový papír, keramika, plasty, minerální oleje).

• Izolanty

  • Jako izolanty můžeme označit dielektrika s vysokou rezistivitou.
  • Hlavní vlastností izolantu je schopnost klást velký odpor průtoku elektrického proudu.
  • Hlavním parametrem izolantu je rezistivita = měrný odpor (ρ).
  • Izolanty se využívají k izolování elektricky vodivých těles.
  • Ideálním izolantem je pouze vakuum, popř. technický izolant za teploty v okolí absolutní nuly.
  • Každý technický izolant je za normálních podmínek do určité míry vodivý.
  • Příklady izolantů: plasty, keramika, vzduch, SF6, minerální oleje.

• elektrická pevnost dielektrika je velikost elektrické intenzity, při níž dojde k elektrickému průrazu

  • Elektrická intenzita je natolik velká, že uvolní vodivostní částice z původně neutrálních molekul a dielektrikem prochází elektrický proud
  • např. blesk ve vzduchu, elektrická svářečka

Kapacita vodiče, kondenzátor?

• kapacita vodiče je definována podílem náboje izolovaného vodiče a jeho napětí vzhledem k Zemi

• kapacita kondenzátoru závisí na geometrickém uspořádání elektrod a materiálu mezi nimi

• doplňte (odpovědi):

  • kapacita kondenzátoru závisí na geometrickém uspořádání elektrod a materiálu mezi nimi. Jednotka kapacity je Farad (F). Běžná kapacita kondenzátorů se pohybuje od pF až mF. Pokud vyplníme prostor mezi deskami kondenzátoru dielektrikem, jeho kapacita se zvětší. Při nabíjení a vybíjení kondenzátoru dochází k pohybu náboje v elektrickém poli, při němž elektrostatické síly konají práci. Při nabíjení tedy kondenzátor získává energii E, při vybíjení ji ztrácí. Její velikost je dána vztahem: E=\frac{1}{2}*C*U^2

Vypočítejte označenou veličinu (U, I) v konkrétním obvodu?

Kombinace zapojení kondenzátorů?

• Paralelně
  • C_i = C_1 + C_2 + C_3 + ...
• Sériově
  • \frac{1}{C_i} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + ...

Vysvětlete (popište) pojmy elektrický proud a elektrické napětí

• elektrický proud
  • uspořádaný pohyb elektricky nabitých částic
• elektrické napětí
  • Popisuje rozdíl potenciálů pole ve dvou bodech
  • mezi tělesy nabitými opačnými elektrickými náboji je elektrické napětí
  • elektrické napětí mezi dvěma body se rovná rozdílu potenciálu těchto bodů

Popište důsledky 2. Newtonova pohybového zákona

• ZÁKON SÍLY
• Na působení síly reaguje těleso zrychlením, které je přímo úměrné působící síle a nepřímo úměrné hmotnosti tělesa
• Směr zrychlení je shodný se směrem působící síly
• definiční vztah: F=m.a

Definujte pojem mechanická práce W a energie E (uveďte co charakterizují , mat.vztah, jednotky, vzájemný vztah)?

• mechanická práce

  • vyjadřuje dráhový účinek síly (síla koná práci)
  • mechanická práce vykonaná sílou F působící po dráze s je skalární veličina definovaná vztahem: W = F * s * cos \alpha
  • značí se W jednotkou je J

• energie

  • popisuje stav tělesa (těleso má energii)
  • skalární veličina, která popisuje schopnost hmoty konat práci
  • značí se E jednotkou je J
  • E=mc^2

• Velikost práce souvisí se změnou energie – je rovna velikosti přeměněné/předané energie

Vysvětlete pojem kinetická a polohová energie?

• kinetická a polohová energie tvoří mechanickou energii
• Kinetická energie
  • skalární veličina, která charakterizuje pohybový stav hmotného bodu vzhledem k zvolené vztažné soustavě
  • Kinetická energie nezávisí na směru pohybu, ale pouze na velikosti rychlosti
  • Kinetická energie je závislá na volbě vztažné soustavy, protože na této volbě závisí také rychlost tělesa
  • Kinetická energie nemůže být nikdy záporná E_k=\frac{1}{2}*m*v^2
• Polohová energie
  • skalární veličina, která je relativní, záleží na tom, vzhledem k čemu se vztahuje
  • Potenciální energie může nabývat kladných i záporných hodnot
  • E_p=m*g*h

Vysvětlete obecný zákon zachování energie

• energie nevzniká ani nezaniká pouze se přeměnuje
• celková energie soustavy těles se nemění

Jaké poznatky popisují tzv. Maxwellovy rovnice? (uveďte slovně jejich znění)

• čtyři diferenciální rovnice:
  • říká, že siločáry elektrického pole začínají a končí v tom místě prostoru, kde je soustředěn elektrický náboj; zdrojem elektrického pole je tedy náboj
  • siločáry magnetického pole nikde nezačínají a nikde nekončí (jsou to křivky uzavřené), tj. neexistují magnetické náboje a magnetické pole je tedy vždy vírové
  • při časové změně magnetického pole je elektrické pole vírové (siločáry jsou uzavřené) a podél vírů je možno měřit napětí (Faradayův zákon)
  • teče-li obvodem proud, vzniká kolem něho magnetické pole
• [$E$] = N*C^{-1} = V*m^{-1}
• Směr intenzity stejný jako směr F_e
• Homogenní pole – E ve všech místech stejná velikost i směr
• Siločáry – myšlené čáry, tečna určuje směr intenzity