Fyzika · Základní škola · kapitola 1

Látky, tělesa a měření

Fyzika je věda o přírodě a jejích zákonech. Fyzik pozoruje, měří a hledá pravidla, která platí vždy – proč padá jablko, jak svítí žárovka nebo proč se v létě prodlužují koleje. Základem všeho je přesné měření.

1Látky a tělesa

Těleso je každý předmět (lavice, kámen, Měsíc), látka je to, z čeho je těleso tvořeno (dřevo, žula, voda). Látky mohou být pevné (mají stálý tvar), kapalné (tvar podle nádoby, ale stálý objem) a plynné (vyplní celý prostor). Kapaliny a plyny se souhrnně nazývají tekutiny.

Všechny látky se skládají z velmi malých částic – atomů a molekul, které se neustále neuspořádaně pohybují. Důkazem je Brownův pohyb (neustálé „poskakování“ zrnek pylu ve vodě pod mikroskopem) a difuze – samovolné pronikání částic jedné látky mezi částice druhé (vůně parfému se rozšíří po místnosti, kapka inkoustu obarví vodu). Čím vyšší teplota, tím rychleji se částice pohybují.

Mezi částicemi působí přitažlivé síly. V pevných látkách jsou částice blízko a pevně drženy na místech (v krystalech pravidelně), v kapalinách se mohou přesouvat, v plynech jsou daleko od sebe a pohybují se volně.

2Fyzikální veličiny a jednotky

Fyzikální veličina je vlastnost, kterou můžeme změřit (délka, hmotnost, čas, teplota). Výsledek měření se skládá z číselné hodnoty a jednotky: l = 2,5 m. Bez jednotky by číslo nedávalo smysl.

Ve vědě i ve většině zemí se používá mezinárodní soustava jednotek SI. Má sedm základních jednotek:

Větší a menší jednotky tvoříme předponami: mega M (milion ×), kilo k (1 000 ×), hekto h (100 ×), deci d (desetina), centi c (setina), mili m (tisícina), mikro µ (miliontina). Například 1 km = 1 000 m, 1 mm = 0,001 m.

3Délka, obsah a objem

Délku měříme pravítkem, svinovacím metrem nebo posuvným měřítkem (s přesností na desetiny milimetru). Převody: 1 m = 10 dm = 100 cm = 1 000 mm.

Obsah plochy se měří ve čtverečních jednotkách: 1 m² = 100 dm² = 10 000 cm²; 1 ha = 10 000 m². Objem v krychlových jednotkách: 1 m³ = 1 000 dm³; 1 dm³ = 1 litr; 1 cm³ = 1 ml. Objem kapaliny měříme odměrným válcem (čteme u spodního okraje hladiny), objem nepravidelného tělesa zjistíme ponořením do odměrného válce – zvýšení hladiny udává objem tělesa.

4Hmotnost a čas

Hmotnost vyjadřuje, kolik látky těleso obsahuje (přesněji jeho setrvačnost). Měříme ji vahami; 1 t = 1 000 kg, 1 kg = 1 000 g. Hmotnost tělesa je všude stejná – na Zemi i na Měsíci (na Měsíci se ale změní jeho tíha).

Čas měříme hodinami a stopkami; 1 h = 60 min = 3 600 s, 1 den = 24 h. Dnes nejpřesnější jsou atomové hodiny, které se za miliony let nezpozdí ani o sekundu.

5Teplota

Teplotu měříme teploměrem. Kapalinový teploměr využívá toho, že se kapalina (líh) při zahřívání roztahuje. V Česku používáme Celsiovu stupnici (°C): 0 °C taje led, 100 °C vře voda za normálního tlaku. Ve fyzice se používá Kelvinova stupnice (K): 0 K = −273,15 °C je absolutní nula, nejnižší možná teplota. Převod: T = t + 273,15. V USA se používají stupně Fahrenheita.

Většina látek se při zahřívání roztahuje (teplotní roztažnost) – proto mají mosty dilatační spáry a dráty elektrického vedení v létě více prověšené. Výjimkou je voda mezi 0 a 4 °C.

6Hustota

Stejně velké krychle z polystyrenu a ze železa mají velmi rozdílnou hmotnost – liší se hustotou. Hustota udává hmotnost 1 m³ (nebo 1 cm³) látky:

ρ = m / V   [kg/m³, g/cm³]   ·   1 g/cm³ = 1 000 kg/m³

7Přesnost měření

Žádné měření není úplně přesné. Chyby vznikají nepřesností měřidla, špatným odečtením (pohled šikmo – paralaxa) nebo změnou podmínek. Proto měření opakujeme a počítáme aritmetický průměr. Výsledek zapisujeme s takovou přesností, jakou měřidlo dovoluje.

8Kvíz – procvič si kapitolu