Zhrnutie na Fyzika: Otázky a kľúčové témy

## Úvod Tento materiál pokrýva vybrané stredoškolské otázky z fyziky s dôrazom na základné pojmy, merania a optiku (okrem tém označených ako pokryté inde). Materiál je rozdelený na krátke sekcie, ktoré rozkladajú zložité pojmy na jednoduché kroky, uvádzajú príklady a praktické využitie. ## Mechanika: pohyb satelitov a sily na pružine ### Apogeum a perigeum > Apogeum: najvzdialenejší bod trajektórie družice od stredu Zeme. > Perigeum: najbližší bod trajektórie družice od stredu Zeme. - Perigeum = najbližší bod od stredu Zeme. - Apogeum = najvzdialený bod od stredu Zeme. - Stred trajektórie ako "bod v strede" nie je bežne definovaný; eliptická dráha má dva ohniská, Zem je v jednom z nich. Príklad: Satelit na eliptickej orbite bude mať menšiu rýchlosť v apogeu a väčšiu rýchlosť v perigeu (konzervácia momentu hybnosti). ### Sila pružnosti vs. tiažová sila > Ak zavesíme na pružinu závažie s hmotnosťou $m$, pružina sa predĺži a závažie sa ustáli v rovnovážnej polohe $R$. - V rovnovážnej polohe je sila pružnosti voči tiažovej sile v rovnováhe: $F_p = F_g$. - Tiažová sila (ťaž) je $F_g = m g$. - Sila pružnosti podľa Hookeovho zákona je $F_p = k x$. Z toho pri ustálenom stave platí $k x = m g$. Praktické použitie: výpočet tuhosti pružiny z namerenej deformácie pri známom zaťažení. ## Optika: základné pojmy ### Dioptrie a ohnisková vzdialenosť > Optická mohutnosť šošovky v dioptriách je definovaná ako $D = 1/f$, kde $f$ je ohnisková vzdialenosť v metroch. - Ak má šošovka 2 dioptrie $(2\ \mathrm{D})$, potom $f = 1 / 2\ \mathrm{m} = 0{,}5\ \mathrm{m}$. ### Zrkadlá a ohnisková vzdialenosť - Pre sférické zrkadlo platí vzťah medzi polomerom krivosti $R$ a ohniskovou vzdialenosťou $f$: $$f = \frac{R}{2}$$ Príklad: Ak je $R = 0{,}8\ \mathrm{m}$, potom $f = 0{,}4\ \mathrm{m}$. ### Monochromatické a polychromatické svetlo - **Monochromatické svetlo**: svetlo len jednej vlnovej dĺžky. - **Polychromatické svetlo**: zmes viacerých vlnových dĺžok (napr. viditeľné svetlo zo slnka). Fun fact: Monochromatické svetlo sa často používa v laserových zdrojoch, pretože má veľmi úzke spektrum vlnových dĺžok. ## Elektrotechnika: striedavý prúd, impedancie a meracie prístroje (Tu sú zahrnuté len základné otázky, bez hlbšej elektromagnetizácie, ktorá je pokrytá inde.) ### Efektívna a amplitúdová hodnota napätia > Pre sínusové striedavé napätie platí vzťah medzi efektívnou hodnotou $U_{\mathrm{eff}}$ a amplitúdou $U_0$: $$U_{\mathrm{eff}} = \frac{U_0}{\sqrt{2}}$$ - Ak $U_{\mathrm{eff}} = 220\ \mathrm{V}$, potom $U_0 = 220\sqrt{2}\ \mathrm{V}$. ### Fázový posun pri ideálnej indukčnosti - V ideálnej cievke (čistej indukčnosti) napätie predbieha prúd o $\pi/2$ (90°): $U$ predbieha $I$ o $\frac{\pi}{2}$. ### Reaktancia kapacity a indukčnosti pri rôznej frekvencii - Kapacitná reaktancia pre kondenzátor klesá so zvyšujúcou sa frekvenciou: $$X_C = \frac{1}{2\pi f C}$$ - Ak $f_1 > f_2$, potom $X_{C1} < X_{C2}$. - Induktívna reaktancia pre cievku rastie so zvyšujúcou sa frekvenciou: $$X_L = 2\pi f L$$ - Ak $f_1 > f_2$, potom $X_{L1} > X_{L2}$. Príklad výpočtu: Pre $L = 100\ \mathrm{mH}$ a $f = 100\ \mathrm{Hz}$ platí $$X_L = 2\pi f L = 2\pi \cdot 100 \cdot 0{,}1 = 62{,}8\ \Omega.$$ ### Rozšírenie rozsahu voltmetra - Ak chceme zväčšiť rozsah voltmetra (zmerať vyššie napätie), pripojíme k voltmetru **v sérii** predradný odpor rovnaký alebo väčší podľa požadovaného násobku. Voltmetr má vysoký vnútorný odpor a pridaním série ho zväčšíme. ### Rozsah ampérmetra - Ak chceme zväčšiť rozsah ampérmetra (merať väčší prúd), musíme pripojiť **bočný (shunt) odpor paralelne** k prístroju, aby prešiel väčšinou prúdu len časť cez meradlo. ## Meranie svetla ### Lux a jednotky > Lux je jednotka osvetlenia (intenzity osvetlenia povrchu), definovaná ako lumen na meter štvorcový: $1\ \mathrm{lx} = 1\ \mathrm{lm/m^2}$. - Svietivosť (candela) a svetelný tok (lumen) sú príbuzné jednotky, ale lux priamo popisuje osvetlenie plochy. ## Jadro atómov a nukleónové číslo > N