Nauč se fyziku
Krátké články o pojmech s odkazy na vyzkoušení nápadů v interaktivních simulacích.
Články o pojmech
Šikmý vrh vysvětlený
Když hodíš míč, nakopneš fotbalový balón do vzduchu nebo vystřelíš z kanónu, výsledná dráha má jeden z nejznámějších tvarů fyziky: parabolu. Šikmý vrh to rozebírá rozdělením pohybu na dvě zcela nezávislé části — neměnnou vodorovnou rychlost a svislou rychlost, kterou gravitace stále zrychluje dolů. Ani jedna část o té druhé neví; právě zvláštní zacházení s nimi a následné složení výsledků dovolí pomocí samé základní kinematiky předpovědět, jak daleko projektil doletí, jak dlouho bude ve vzduchu a jak vysoko vystoupá.
Ohmův zákon a stejnosměrné obvody
Každý obvod, který postavíš — od jednoduché svítilny po nabíječku telefonu — se opírá o tytéž tři veličiny: jak silně baterie tlačí (napětí), kolik náboje tím protéká (proud) a jak silně součástky v cestě ten tok brzdí (odpor). Pro ohmické součástky, Ohmův zákon V = IR je spojuje úměrou dostatečně jednoduchou na to, aby se chování obvodu dalo predikovat pouhou aritmetikou, a je základem všech pokročilejších metod analýzy obvodů — od sériových a paralelních sítí po střídavé obvody používané v reální elektronice.
Fotoelektrický jev
Posviť světlem na kovový povrch a za správných podmínek z něj vyletí elektrony — výsledek, který zůstával tvrdohlavě podivný, jakmile se ho klasická fyzika pokoušela vysvětlit. Vlnová teorie devatenáctého století předpovídala, že slabší světlo by elektrony mělo vyrážet také, jen pomaleji, pokud dostane čas energii nahromadit. Skutečné experimenty ukázaly opak: pod ostrou mezní frekvencí neprodukuje jediný elektron žádná intenzita ani čekání, zatímco i nejslabší světlo nad touto frekvencí vyráží elektrony okamžitě. Einsteinovo vysvětlení z roku 1905 — že světlo samo přichází v diskrétních balíčcích energie, později nazvaných fotony — hádanku vyřešilo a stalo se jedním ze zakládajících výsledků kvantové mechaniky, za který dostal Nobelovu cenu za fyziku 1921.
Stojaté vlnění na struně
Škubni do kytarové struny, foukni přes hrdlo láhve nebo rozhoupej švihadlo správnou rychlostí, a uvidíš tentýž jev: dvě vlny pobíhající opačnými směry po témže prostředí se interferencí složí do obrazce, který zůstává stát na místě místo aby putoval. Stane se to vždy, když se vlna odrazí od pevného či volného konce a překryje se s vlastním odrazem — u většiny kmitočtů vznikne jen nepřehledná směs, ale při konkrétních rezonančních kmitočtech interference sklouzne do čistého, stacionárního obrazce bodů, které se nikdy nepohybují (uzly), a bodů kmitajících mezi maximálními výchylkami (kmitny). Téměř každý hudební nástroj — strunný, dechový i bubínky — využívá právě toto chování k tvorbě stabilního tónu.
Vztlak a Archimédův zákon
Obrovská ocelová nákladní loď plave, zatímco malá ocelová mince klesá ke dnu — tentýž materiál, naprosto odlišný výsledek, a vysvětlení nijak nesouvisí jen s tíhou. Každé těleso ponořené do tekutiny vytlačí část tekutiny, a tekutina odpoví vztlakovou silou směrem vzhůru, přesně rovnou tíze vytlačeného množství — vztah, který před více než dvěma tisíci lety objevil Archimédes a který se dodnes učí beze změny jako jeden z nejstarších kvantitativních zákonů fyziky. Zda tento vztlak postačí k udržení tělesa, nerozhoduje sama tíha, ale tvar: trup lodi vytlačí při své tíze obrovský objem vody, zatímco plná mince velmi málo.