Fyzika Testy - cvičení z fyziky

Zvuk

Zkopíruj odkaz na toto téma. expand learning text

Zvuk

Zvuk je mechanické vlnění jehož následkem je sluchový vjem. Zvukové vlny vznikají zhušťováním a zřeďováním molekul. Věda o zvuku se nazývá akustika. Zvuk vzniká mnoha způsoby, např. úderem (do stolu), drnkáním (na kytaru), prudkou změnou tlaku (zatřepání a otevření šumivého nápoje).

Abychom mohli slyšet zvuk, musí existovat:

- zdroj zvuku. Zdrojem zvuku je jakékoli chvějící se těleso (bylo rozechvěno či rozkmitáno úderem, drnkáním...)

- prostředí, ve kterém se zvuk může šířit. Zvuk se šíří plynným (vzduch), kapalným (voda) i pevným (kovy) prostředím. Pro své šíření potřebuje zvuk látkové prostředí, proto se nikdy nemůže šířit vakuem.

- přijímač zvuku, např. mikrofon, snímač či lidské ucho.


Zvuk můžeme rozdělit na:

- hluk, který vzniká nepravidelným chvěním tělesa. Jedná se o šramot, vrzání, šustění, atd. O hluku mluvíme jako o nehudebním zvuku.

- tón, který vzniká pravidelným chvěním tělesa a je označován jako hudební zvuk. Jeho zdrojem mohou být např. lidské hlasivky či hudební nástroje.

U každého zvuku můžeme rozlišit:

- hladinu intenzity zvuku (hlasitost), jednotka bel či decibel dB

- frekvenci (kmitočet), značíme písmenem f, jednotka 1 hertz (Hz). Frekvence udává počet kmitů za 1 sekundu. Čím vyšší je frekvence, tím vyšší je výška tónu.

Lidé slyší zvuky o frekvenci cca od 16 Hz do 20 kHz. Hranice slyšitelnosti je pro každého jedince různá a mění se s věkem (stárnutím klesá horní hranice).

Zvuky můžeme též rozdělit na:

- slyšitelný zvuk (16 Hz - 20 kHz)

- infrazvuk (do 16 Hz - 20 Hz), který je tak nízký, že jej lidské ucho neslyší. I když infrazvuk lidské ucho neslyší, působí na člověka negativně. Způsobuje bolesti hlavy, závratě, psychické problémy. Může být použit jako akustická zbraň. Infrazvuk používají ke své komunikaci např. hroši, velryby či sloni.

- ultrazvuk (nad 20 Khz), který leží nad hranicí slyšitelnosti pro lidské ucho. Využití má ultrazvuk v medicíně, např. ultrasonografie, echokardiografie, stomatologie (odstraňování zubního kamene či kazu). Dále se používá k dezinfekci vody, mléka a roztoků, měření tloušťky materiálu, atd.

Ultrazvuk vnímají např. netopýři, delfíni či psi. Kytovci či netopýři jej využívají k echolokaci - vyslání zvuku, který se odrazí od překážky, vrací se zpět a z času, který uplyne, lze spočítat vzdálenost překážky. Na tomto principu funguje sonar, který je využíván pro měření hloubky moře.

Rychlost zvuku

Rychlost zvuku je menší než rychlost šíření světla. Toto můžeme pozorovat při bouřce. Vždy nejdříve vidíme blesk předtím, než uslyšíme hrom. Rychlost zvuku je závislá na více parametrech, např. na vlhkosti či teplotě. Čím je vyšší teplota, tím vyšší je i zvuk.

Pokud je teplota vzduchu 0°C, rychlost zvuku je asi 332 m/s. Při teplotě vzduchu 20°C je rychlost asi 340 m/s, v oceli asi 5000 m/s a ve vodě cca 1460 m/s.

Zvukové jevy

Ozvěna je akustický jev, kdy se zvuk odrazí od překážky, ta jej částečně pohltí a částečně odrazí zpět. Tento zvuk slyšíme zpožděně. Pro vznik ozvěny je vhodná např. jeskyně, rozlehlá budova či skála. Abychom slyšeli ozvěnu, musíme být od překážky vzdáleni nejméně 17 m. Zvuk cestuje tam a zpět 34 m. Takto zabere zvuku cesta k překážce a zpět 0,1 s a naše ucho zaznamená dva po sobě jdoucí zvukové signály.

Pokud je vzdálenost k překážce menší než 17 m, zvukové signály splývají a my slyšíme pouze prodloužení původního zvuku. Tento jev se nazývá dozvuk.

Ochrana před hlukem

Nadměrný hluknepříznivý vliv na zdraví člověka. Mezi hlučná místa řadíme provozy v těžkém průmyslu, leteckou a železniční dopravu, diskotéky. Nepříjemné bývají i opravy v bytě, např. vrtání. Pro ilustraci - tikot hodinek vydává 10 dB, ale sbíječka již 100 dB.

Pokud nás obtěžuje hluk, můžeme se obrátit na Krajskou hygienickou stanici, která provede měření a v případě nadměrného hluku musí být jeho působení zredukováno na povolenou hranici.



Lom světla

Zkopíruj odkaz na toto téma. expand learning text

Lom světla

Šíří-li se světlo ve stejném prostředí (např. pouze ve vodě nebo pouze ve vzduchu), šíří se vždy přímočaře. Pokud světlo přechází z jednoho prostředí do jiného (ze vzduchu do vody), dochází ke změně rychlosti světla a dochází k lomu světla. V opticky hustším prostředí se světlo šíří pomaleji, zatímco v opticky řidším prostředí se šíří rychleji.

Jestliže se světlo šíří z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí (např. ze vzduchu do skla či vody), láme se ke kolmici (úhel dopadu je větší než úhel lomu).

αkββα>

Pokud se světlo šíří z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí (např. z vody či skla do vzduchu), láme se od kolmice (úhel dopadu je menší než úhel lomu).

αkββα<

Prakticky toto můžeme pozorovat, když dáme do misky minci tak, aby nám ji okraj misky zakryl. Nalijeme-li do misky vodu, minci uvidíme, neboť světlo od ní do našeho oka již neputuje po přímce, nýbrž po lomené čáře. Mince se zdá být výš, než ve skutečnosti je.

Podobnou zkušenost každý jistě zažil u rybníka, kde se snažil vzít ze dna kámen. Ten se zdál blíže než ve skutečnosti byl, protože část světla se odrazila, část prošla do vody a změnila svůj směr.

V případě lomu od kolmice dochází ještě k dalším jevům (viz. obrázek níže) - úplnému odrazu a meznímu úhlu. Mezní úhel, je úhel, při kterém nastává lom do rozhraní. Pro rozhraní sklo - vzduch je to asi 42° (úhel lomu je tedy 90°).

αkβ=90°αα=αm

Budeme-li dále zvětšovat úhel dopadu, bude se již všechno světlo odrážet a nedojde k lomu do vzduchu. Dochází k úplnému odrazu. Tohoto jevu se využívá u vlnovoduoptického vlákna (skleněného, plastového či kombinace obou), v němž se světlo šíří téměř beze ztrát a může se tedy takto přenášet optický signál. Jeho hlavní využití je v telekomunikačních sítích či v lékařství (např. pozorování vnitřních orgánů).

Když světlo přechází z jednoho prostředí do druhého, může se jednat o ostrý přechod (např. ze vzduchu do skla) nebo pozvolný (jakoby ohnutý paprsek). K "ohybu" paprsků dochází, když přecházejí z teplého řidšího vzduchu do chladného hustšího či obráceně.

Například v létě na silnici, když se rozpálí asfalt, malá vrstva vzduchu nad ním se zahřeje a světlo v ní mění směr. V dálce můžeme vidět lesklou silnici (vzniká dojem vodního povrchu) a na ní odrazy vzdálených vozidel.

Podobným způsobem vzniká fata morgana, kdy se nad pouští světlo láme na různě teplých vrstvách vzduchu a nám se může zdát, že vidíme oázu s palmami. Obraz však zmizí s větrem, jež vrstvu horkého vzduchu rozfouká.

"Ohýbání" světla můžeme též pozorovat, když sluneční světlo vstupuje do zemské atmosféry a my vidíme Slunce na obloze chvíli před tím, než opravdu vychází nebo poté, co už ve skutečnosti zapadlo.


Čočky

Čočky jsou tělesa z průhledného materiálu (nejčastěji skleněná), v nichž se lomem mění směr procházejících paprsků. Rozlišujeme dva druhy - spojky a rozptylky.

Spojky spojují světelné paprsky - rovnoběžné paprsky se mění po průchodu spojkou na sbíhavé.

Ff

 

Spojky jsou nejsilnější uprostřed (viz. obrázky níže). 

Druhy spojek:

a) Dvojpuklá

 b) Ploskovypuklá

c) Dutovypuklá

Nejznámější spojkou je lupa. Spojky obraz zvětšují, což můžeme pozorovat, když se podíváme na text brýlemi na čtení.

Jak zobrazuje spojka? Obraz, který spojka vytvoří, se mění se vzdáleností daného předmětu od čočky. Když budeme přibližovat předmět z velké vzdálenosti, obraz bude nejdříve zmenšený a pak se bude postupně zvětšovat a vzdalovat od čočky. Bude převrácený a skutečný. Pokud bude předmět k čočce blíže, než je ohnisková vzdálenost, můžeme pozorovat zdánlivý, zvětšený a přímý obraz.

Jestliže spojky lámou paprsky k sobě, rozptylky je naopak lámou od sebe a my pozorujeme, že se rovnoběžné paprsky po průchodu rozptylkou rozbíhají.

F'f

Rozptylky jsou uprostřed nejtenčí, jak ukazují obrázky níže.

Druhy rozptylek:

a) Dvojdutá

b) Ploskodutá

c) Vypuklodutá

Jak zobrazuje rozptylka? Obraz, který rozptylka vytvoří, je přímý a zmenšený. Nelze zachytit na stínítku, je možné ho však pozorovat přes čočku. Je zdánlivý.

Dioptrie

Jestliže je čočka tlustší, její stěny jsou zakřivenější a má menší ohniskovou vzdálenost, má větší optickou mohutnost. To znamená, že více láme světlo. Čím je ohnisková vzdálenost (f) menší, tím je optická mohutnost (D nebo φ) větší.

$$φ = 1/f$$

Pokud udáváme ohniskovou vzdálenost v metrech, vychází optická mohutnost v dioptriích. Optickou mohutnost spojky udáváme jako kladné číslo, u rozptylky záporné.

Uveďme si příklad. Optická spojkaohniskovou vzdálenost 0,5 m a její optická mohutnost jsou tedy 2 dioptrie. Rozptylka, která má stejnou ohniskovou vzdálenost má však optickou mohutnost -2 dioptrie.

Jednotka dioptrie (D) udává, jak silné brýle potřebujeme. Platí, že čím horší zrak, tím více dioptrií.

Lom barev

Jak již víme, bílé světlo je směsice různých barev. Pokud jím posvítíme na skleněný hranol, rozloží jej na barevné spektrum (vznikne duha). Tato světla se lámou různě. Nejméně se láme červené světlo, nejvíce se láme fialové. Červené světlo putuje nejpříměji a fialové se od svého původního směru nejvíce odkloní.



Lidské oko

Zkopíruj odkaz na toto téma. expand learning text

Lidské oko

123456789

Povrch oka je chráněn rohovkou (na obr. č. 1), což je tvrdší průhledná vrstva.

Světlo vstupuje do oka zornicí (č. 3) v níž je umístěna čočka. Zornici také nazýváme panenka.

Duhovka (č. 2) je clona okolo zornice, vytváří barvu oka a zabraňuje vniknutí paprsků do oka jinudy než zornicí. Reguluje množství světla dopadající na sítnici tím, že rozšiřuje (při malém světle) nebo zužuje (při vysokém osvětlení) zornici svým stahováním. 

Čočka (č. 4) je průhledná spojka o ohniskové vzdálenosti asi 2 cm. Její zadní část je více zakřivená. Je pružná a může měnit svůj tvar (ohniskovou vzdálenost), což způsobuje, že můžeme vidět ostře předměty, které jsou blízko před námi, ale také předměty velmi vzdálené.

Čočka vytváří na sítnici skutečný a převrácený obraz, který je menší než námi pozorovaný předmět. Vždy vnímáme předmět v tom směru, ve kterém na sítnici dopadají paprsky. Obraz, jenž vznikne na sítnici, zpracuje náš mozek tak, že jej vnímáme jako přímý.

Po průchodu čočkou vstupuje světlo do sklivce (č. 9), průhledné rosolovité tekutiny.

Nakonec světlo dopadá na sítnici (č. 5), která má funkci stínítka. Sítnice se skládá z tyčinek a čípků.

Tyčinky vnímají jen černobílý obraz a umožňují nám vidění za šera.

Čípky umožňují barevné vidění a nejvíce se nachází na místě sítnice zvané žlutá skvrna.

Žlutá skvrna (č. 6) je místem nejostřejšího vidění a nalezneme ji na průsečíku sítnice se zornou osou.

Místo, kde zrakový nerv (č. 8) vystupuje ze sítnice, se nazývá slepá skvrna (č. 7). V tomto místě nejsou žádné tyčinky ani čípky. Pokud dopadnou paprsky na tento bod, nemůžeme předmět vidět. Proto musíme pohnout hlavou při přechodu silnice, abychom změnili úhel paprsků dopadajících do oka a zabránili tomu, že bychom neviděli vozidlo, jehož obraz na slepé skvrně vznikl.

Oční vady

S přibývajícím věkem či vrozenou vadou může být pružnost čočky porušena a vznikají oční vady. Rozlišujeme krátkozrakost nebo dalekozrakost.

Člověk trpící krátkozrakostí vidí dobře na blízko, ale vzdálené předměty vidí rozmazaně. Krátkozrakost vzniká, pokud je sítnice daleko od čočky, která je příliš vyklenutá a vytvoří ostrý obraz vzdálených objektů před sítnicí (na sítnici pak rozmazaný). Na tuto vadu použijeme brýle, které obsahují rozptylky.

Je-li oko trochu zploštělé a sítnice se nachází blízko čočky, vzniká obraz za sítnicí. Dalekozraký člověk tedy vidí rozmazaně blízké předměty. Na dalekozrakost použijeme brýle obsahující spojky.

Zdravé oko vidí předměty nejostřeji ve vzdálenosti 20 - 30 cm. Pokud se námi pozorovaný předmět nachází ve vzdálenosti 25 cm, oko se nejméně namáhá a hovoříme o tzv. konvenční zrakové vzdálenosti.

Pokud jsme mladí, čočky v očích jsou pružné a snadno tedy zaostříme na blízko. To se však mění s věkem, kdy čočka začíná tuhnout a nezkřiví se ani při uvolnění svalu, a starší lidé musí nosit brýle na čtení.

Prostorové vidění

Prostorové vidění - vnímání hloubky - si můžeme popsat následovně. Do každého oka vstupují světelné paprsky z jiného úhlu a každé oko vnímá pozorovaný objekt jinak. Tyto dva vjemy se spojí a vzniká prostorový obraz.



   
   

Copyright © 2017 - 2020 Eductify