MERLIN

Základy fyzikálneho merania

Časti fyziky sa zaoberajú:

Mechanika – najjednoduchším pohybom.
Molekulová fyzika a termodynamika – teplom
Kmitanie. vlnenie, akustika – zvukom.
Elektrina a magnetizmus – elektrickými nábojmi.
Optika – svetlom.
Fyzika elektrónového obalu a atómového jadra – zmenami vo vnútri atómov.
Špeciálna teória relativity – javmi s malou hmotnosťou (podstatne menšou ako hmotnosť Slnka) a veľkou rýchlosťou (porovnateľnou s rýchlosťou svetla vo vákuu).
Astrofyzika – vesmírnymi objektmi.

Fyzikálne veličiny

Fyzikálnou veličinou nazývame takú vlastnosť objektov, ktorá sa dá zmerať. Výsledok merania zapisujeme v tvare:
m                                =                     2                                 kg
F                                 =                     5                                 N
značka fyzikálnej veličiny               nameraná hodnota         fyzikálna jednotka

Ak na jednoznačné určenie fyzikálnej veličiny potrebujeme aj smer, nazývame ju vektor. Skalár potrebuje na jednoznačné určenie len značku a jednotku.
Vektory znázorňujeme orientovanou úsečkou.

Úloha 1: Nakreslite v mierke 1 N ~ 1 cm v rôznych smeroch sily s veľkosťou

F₁= 3 N, F₂= 5 N, F₃= 6 N, F₄= 7 N, F₅= 9 N

Medzinárodná sústava jednotiek

V minulosti používali ľudia pri meraní rôzne jednotky (merica, lakeť, stopa, od buka do buka, ...). Od roku 1977 naša krajina uzákonila vyjadrovanie meraní podľa Medzinárodnej sústavy jednotiek označovanej SI (Systéme International d´Unités). Druhy jej jednotiek sú :

Základné

Zavedenie základných jednotiek

Jednotka	Značka jednotky	Veličina	Značka veličiny
meter	m	dĺžka	l
kilogram	kg	hmotnosť	m
sekunda	s	čas	t
ampér	A	elektrický prúd	I
kelvin	K	termodynamická teplota	T
mol	mol	látkové množstvo	n
kandela	cd	svietivosť	E

Doplnkové

Jednotka	Značka jednotky	Veličina	Značka veličiny
radián	rad	rovinný uhol	j
steradián	sr	priestorový uhol	a

Odvodené

vznikli zo základných jednotiek pomocou definičných vzťahov.
Napríklad meter štvorcový m²je jednotkou plochy. Obsah štvorca počítame podľa vzťahu
S = a . a
Jednotku plochy odvodíme tak, že dosadíme do toho vzťahu jednotky dĺžky
[S] = m . m = m²

Newton je jednotkou sily. Jej odvodenie si ukážeme na patričnom mieste.

Dovolené

do SI nepatria, ale v praxi a vede sú bežne používané, preto ich právna norma toleruje (liter, stupeň Celzia, metrický cent, tona, minúta, hodina, deň, mesiac, rok, uhlový stupeň, uhlová minúta, uhlová sekunda, astronomická jednotka, parsek).

Niektoré násobky a diely jednotiek SI sú uvedené v tabuľke

Značka	Názov predpony	Násobok, diel	Mocnina čísla 10
p	piko	bilióntina	10^-12
n	nano	miliardatina	10^-9
m	mikro	milióntina	10^-6
m	mili	tisícina	10^-3
c	centi	stotina	10^-2
d	deci	desatina	10^-1
D	deka	desať	10¹
h	hekto	sto	10²
k	kilo	tisíc	10³
M	mega	milión	10⁶
G	giga	miliarda	10⁹
T	tera	bilión	10¹²

Každá krajina sa môže rozhodnúť, akú sústavu fyzikálnych jednotiek budú jej občania používať.

Úloha 2:

Uveďte príklady krajín, ktoré používajú aj iné jednotky ako naša krajina
Povedzte, s akými zastaralými jednotkami ste sa stretli
Vymenujte druhy fyzikálnych jednotiek sústavy SI
Vymenujte aspoň 4 predpony pre diely fyzikálnych veličín
Vymenujte aspoň 5 predpôn pre násobky fyzikálnych veličín
Vysvetlite, ako boli zavedené jednotky:

meter
liter
kilogram
uhlový stupeň
sekunda
meter za sekundu

Premena jednotiek

Dĺžkové jednotky

1mm 1cm 1dm 1m 1km

Plošné jednotky

1mm² 1cm² 1dm² 1m² 1a 1ha 1km²

Kubické jednotky

1mm³ 1cm³ 1dm³ 1m³ 1km³

Litrové jednotky

1ml 1cl 1dl 1l 1hl

Jednotky hmotnosti

1mg 1g 1Dg 1kg 1q 1t

Ak premieňame na jednotku menšiu, číslo zväčšujeme.

Ak premieňame na jednotku väčšiu, číslo zmenšujeme.

Jednotky času
1 s 1 min 1 hod

Časové jednotky sú v šesťdesiatkovej ústave. Jedna minúta má 60 sekúnd, jedna hodina má 60 minút.

Jednotky rýchlosti

1 m/s 1 km/hod

Príklady:
2 km/hod = 2 : 3,6 m/s 3 m/s = 3 . 3,6 km/hod
= 0,56 m/s = 10,8 km/hod

60 km/hod = 60 : 3,6 m/s 50 m/s = 50 . 3,6 km/hod
= 16,67 m/s = 180 km/hod

Úloha 3:

Premeňte na m/s
a) 36 km/hod b) 72 km/hod c) 108 km/hod d) 6 km/hod
e) 70 km/hod f) 90 km/hod g) 120 km/hod h) 300 km/hod
Premeňte na km/hod
a) 40 m/s b) 50 m/s c) 60 m/s d) 35 m/s
e) 42 m/s f) 56 m/s g) 64 m/s h) 74 m/s

Premeňte
a) 320 mm = cm b) 540 mm = m
c) 489,7 dm = mm d) 73,1 km = dm

Priebeh fyzikálneho merania

Zisťovanie hodnôt fyzikálnych veličín prebieha najčastejšie v troch etapách:

Príprava merania
Vlastné meranie
Spracovanie výsledkov merania

Počas prípravy merania výskumník zvolí

- metódu poznávania

a) Pozorovanie – do skúmaného javu nezasahuje (zatmenie Slnka)

b) Pokus – pripraví si podmienky skúmaného javu a úmyselne niektoré
z nich mení (elektrický odpor drôtu rôznej dĺžky)

b) vo vzťahu k iným telesám s rovnakou vlastnosťou
ako je meraná veličina

nezávislá – nepotrebujeme poznať rovnakú vlastnosť iného telesa (objem kvádra vypočítaný pomocou odmeraných rozmerov)
porovnávajúca – potrebujeme poznať rovnakú vlastnosť iného telesa (hustotu pevného telesa určíme pomocou hustoty vytlačenej kvapaliny)

Po vykonaní vlastného merania nastáva spracovanie výsledkov merania.

Každé meranie je ovplyvnené chybami. Metódu merania môžeme zlepšiť, presnosť použitých prístrojov zvýšiť, prácu výskumníka cvikom vycibriť, ale náhodné chyby sa tým neodstránia. Ich vplyv zmierňujeme opakovaním merania.