Přijaté a odevzdané teplo se vypočítává dle níže uvedeného vzorečku, ke kterému je nutno znát vždy rozdíl teploty:

Tíhová síla je síla, která působí na tělesa, která se nacházejí na povrchu určité planety. V našem případě na povrchu planety Země. Přesněji jde o těleso spojené s povrchem Země či o jiná tělesa. Tíhová síla je výslednicí gravitační síly a odstředivé síly, která vzniká v důsledku otáčení planety kolem své osy. Tíhová síla se mění se zeměpisnou šířkou a je vždy až na dva póly menší než gravitační síla a není kromě na rovníku a na pólech s ní ani stejný směr.

Rozdíl mezi tíhovou a gravitační silou není příliš velký a v běžných případech jej lze zanedbat.

Pole tíhové síly se nazývá tíhové pole a vektorem tíhové síly je určen svislý směr. Tíhová síla "Fg" udílí všem tělesům v soustavě spojené s povrchem Země tíhové zrychlení "g" - tedy zrychlení volného pádu v konkrétním místě.

Newtonův gravitační zákon

Síla, která charakterizuje gravitační působení se označuje jakožto gravitační síla, tyto síly jsou vždy přitažlivé a tyto zákony jsou důležitou částí klasické fyziky. Tento zákon můžeme využít pro slabá gravitační pole, v nichž se tělesa pohybují malými rychlostmi ve srovnání s rychlostí světla. Na základě analýzy pohybu Měsíce kolem Země, planet kolem Slunce a na základě znalosti Keplerových zákonů formuloval Newton tzv. "gravitační teorii". My jí známe, jako "Newtonovu gravitační teorii". V klasické fyzice je působení mezi tělesy vyjadřováno silou. Síla, která charakterizuje gravitační působení se označuje jako gravitační síla a tyto síly jsou vždy přitažlivé.

Newtonovy pohybové zákony

Newtonovy pohybové zákony jsou celkem tři a jedná se o zákony, jak název napovídá vztahující se k pohybu:

1. Těleso setrvává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém, dokud není nuceno vnějšími silami svůj pohybový stav změnit.

2. Velikost zrychlení tělesa je přímo úměrná velikosti výslednice sil působí na těleso.

3. Síly působící dvěma tělesy jsou vždy stejné velikosti, ale opačného směru. Vznikají a zanikají ve stejnou dobu.

Tíha je fyzikální veličinou, která vyjadřuje sílu, jenž je v tíhovém poli působícího tělesa, nacházející se v dané soustavě klidu, na podložku nebo závěs. Jedná se tedy o statický projev působící tíhové síly. Tíha se označuje písmenkem "G". Je proto stejně velká jako působící tíhová síla a má stejný směr, liší se jen působištěm. Zatímco tíhová síla působí na těleso v jeho těžišti, tíhou působí těleso na závěs v místě upevnění na podložku v místě, kde se na ní leží. Pojem tíhy lze z obecnit i na jiné soustavy pohybující se vzhledem k povrchu Země či jiného tělesa. Pak vyjadřuje statické působení telesa v této soustavě, která vzniká jako výsledek gravitační síly a všech působících setrvačných sil daných pohybem soustavy. V tomto smyslu se pak u soustav s výsledným nulovým silovým působením hovoří o "beztížném stavu" a u soustav s tíhou větší než místní gravitační síla o "přetížení".

Gravitační sílu počítáme dle níže uvedeného vztahu. Musíme vždy znát působiště, směr a velikost. Ve své podstatě počítáme sílu v Newtonech, která je potřeba pro počítání mechanické práce.

Fg = m . g

Fg = gravitační síla (síla), m = hmotnost v kilogramech a g = gravitační zrychlení, které je na planetě Zemi "10". Pokud počítáme gravitační sílu, tak musíme hlavně znát váhu konkrétního předmětu. Například 3 kg. Nic jiného znát nemusíme. Váhu tedy dosadíme do vzorečku a místo písmenka "g" dosadíme tíhové zrychlení místa, kde se nacházíme. V tomto případě je to planeta Země, což je číslo "10". Výsledek se udává v "newtonech", to znamená, že v tomto případě to bude 30 N (3 x 10 = 30 N).

Ohmův zákon vyjadřuje závislost proudu na elektrickém odporu a přiloženém napětí. V rámci Ohmova zákona je nutno znát i další specifika: elektrotechnické značky, schémata zapojení a i věci vztahující se k atomům apod. Elektricky nabitá tělesa na sebe vzájemně působí silou a jsou vzájemně spojena. Kolem elektricky nabitých těles je elektrické pole. Elektrická síla může být přitažlivá a odpudivá.

Atom obsahuje jádro s částicemi, které se nazývají protony (u většiny prvků jsou v jádře i neutrony) a obal je tvořen neutrony. Protony a elektrony jsou částice elektricky nabité. Neutron je elektricky neutrální. Proton má kladný elektrický náboj a elektron zase záporný elektrický náboj. Velikost elektrického náboje můžeme měřit. Elektrický náboj označujeme písmenem "Q" a jednotkou "Kulomb - C". Při elektron-ování dochází k přechodu elektronů mezi tělesy.

Nutné si je zapamatovat základní věci vztahující se k Ohmovu zákonu: U = napětí, I = proud a R = odpor. Napětí vypočítáme tak, že odpor vynásobíme proudem. Odpor vypočítáme tak, že napětí budeme dělit proudem a proud vypočítáme tak, že napětí vydělíme odporem. K zapamatování nám slouží pyramida písmenek (viz. obrázek).

Níže se budeme věnovat výpočtům, které se vztahují k vodě a to k hustotě, tlaku, objemu, tíze, tlaku u dna apod. Při výpočtu tlaku musíme znát vždy hustotu vody, která se udává v kilogramech na metr krychlový a také hloubku, kde se konkrétní předmět na něhož tlak působí nachází a vypočítáme jej dle vztahu:

P = h . ro . g

P = výpočet tlaku, h = hloubka v metrech, ro = hustota vody v kilogramech na metr krychlový, g = tíhové zrychlení, které je 10 na planetě Zemi.

U výpočtu tlakové síly na konkrétní plochu musíme tedy znát jednak hustotu vody, hloubku ponořeného tělesa v metrech, tíhové zrychlení, které je vždy "10" a hlavně plochu objektu na nějž působí konkrétní tlak vody, jenž je uvedený vždy v metrech čtverečních. Tlakovou sílu na plochu počítáme dle vztahu:

Fh = h . ro . g . S

Fh = hydrostatická tlaková síla, h = hloubka, ro = hustota vody, g = tíhové zrychlení (na Zemi je to 10) a S = plocha (musí být vždy převedeno na metry čtvereční). To znamená, že pokud se bude jednat o 1 dm, tak to převedeme na 0,01 metru čtverečních.

Hustota vody je odvozena od teploty okolí. To znamená, že hustota vody u podvodní sopky bude 992,5 kg na metr krychlový. A u studených proudů, kde se teplota pohybuje kolem 5 stupňů Celsia je hustota vody 999,99 kg na metr krychlový. Čím více se ponoříme do chladné vody, tak se hustota zvyšuje. Součástí hustoty vody je i váha vody a pokud nemáme definovanou váhu vody, tak jí vypočítáme podle níže uvedeného vztahu. Nutné je znát objem vody, který označujeme písmenkem "V" a udává se v metrech krychlových.

m = ro . V

m = váha vody v kilogramech na metr krychlový, ro = hustota vody v kilogramech na metry krychlový a V = objem vody v metrech krychlových.

Pokud ale neznáme objem vody, tak jej musíme vypočítat dle níže uvedeného vztahu, do kterého se řadí rozměry například bazénu a jeho hloubka. Výsledek nám vyjde v metrech krychlových.

V = a . b . h

V = objem vody v metrech krychlových, a = délka, b = šířka a h = hloubka v metrech.

Pokud tedy máme akvárium tvaru kvádru, které má rozměry 60 cm x 40 cm a jeho hloubka je 35 cm, tak vše převedeme na metry a dosadíme do vzorečku. Zápis by poté byl takovýto:

a = 60 cm = 0,6 m

b = 40 cm = 0,4 m

h = 35 cm = 0,35 m

V = a . b . h

V = 0,6 . 0,4 . 0,35

V = 0,084 metru krychlových

Objem vody je v akváriu tedy 0,084 metru krychlových.

Tíha vody se počítá podle níže uvedeného vztahu a výsledek se uvádí v newtonech (N):

G = m . g

G = tíha vody, m = váha vody v metrech krychlových a g = tíhové zrychlení, které je na planetě Zemi "10".

Hydrostatický tlak u dna vody vypočítáme, pokud vydělíme tíhu vody "G" obsahem plochy (v našem případě viz. výše 0,6 . 0,4. Vše nám vyjde v pascalech a v kilo-pascalech.

p = G : S (zapsáno pod sebou)

Průměrnou rychlost počítáme u dopravních prostředků anebo i u zvířat a lidí. Definujeme jí vzorečkem "v = s : t", zapsáno však klasickým způsobem viz. výše. Písmenko "s" označuje dráhu (15 km, 200 km, 20 km) - vše musí být převedeno v kilometrech. Dále písmenko "t" označuje čas, za jak dlouho urazí konkrétní předmět vzdálenost - čas se vždy udává v hodinách. To znamená, že pokud je v zadání čas v minutách, tak jej musíte převést do hodin (24 minut - 0,4 hodiny).

3.

Zdravotní záchranná služba byla přivolána k těžké autonehodě z bodu "A" do bodu "B" záchranáři dorazili za 12 minut a museli ujet vzdálenost dlouhou 16 km. Jakou průměrnou rychlostí muselo jet sanitní auto. Byla tato jízda bezpečná pro účastníky silničního provozu a pro posádku vozidla?

4.

Stíhací letoun F-16 Falcon má dolet 4800 km na jednu nádrž. V rámci operace Pouštní bouře letěl letoun bombardovat Kuvajt. Z Jeruzaléma do Kuvajtu urazil vzdálenost 1639,7 km a na místo shození nákladu dorazil za 37 minut. Jakou průměrnou rychlostí letoun letěl a je možné takto rychle letět, když dosáhne max. 2124 km/hod.

5.

Vojenská helikoptéra s posádkou 3 piloti a 2 navigátoři letěla s humanitární pomocí k Lékařům bez hranic z vojenské základny (z bodu "A" do bodu "B"). Vzdálenost mezi body byla 2900 metrů. Na místo určení se helikoptéra dostala za 8 minut. Jakou průměrnou rychlostí helikoptéra letěla?

6.

Nákladní automobil značky Mercedes s celkovou hmotností 15 tun jel z Prahy do Vídně (jel po D1, najel na D52, A5 a S1). Náklad vyložil na náměstí Stephansplatz a náklad naložil u parkoviště na Hlavní nádraží v Praze. Na místo vyložení přijel za 5 hodin. Jakou průměrnou rychlostí jel?

7.

Černé vozidlo jelo z Prahy do Kolína (92,5 km). Tuto vzdálenost posádka vozidla chtěla urazit za 25 minut. Druhé vozidlo jelo z Kolína do Prahy (92,5 km) a tuto vzdálenost posádka druhého vozidla chtěla urazit za 90 minut. Jakou průměrnou rychlostí jela vozidla než došlo k nehodě?

8.

Stíhací letoun "F-22 Raptor" na jednu nádrž dokáže uletět na 2900 km. Jeho maximální rychlost je 2410 km/hodinu. Tento letoun letěl z bodu "A" do bodu "B", které od sebe jsou vzdáleny 1000 kilometrů. Jaká byla průměrná rychlost letounu, když do místa určení ze své základy dorazil za 41 minut?

Nevíte, jak vypočítat sílu tělesa? Máte zadanou veličinu pouze ve váze "m" a nemůžete dál pokračovat s výpočtem? Pokud tomu tak je, tak musíte hmotnost vynásobit váhou místa, kde se nacházíte. Pokud se nacházíte na planetě Zemi, tak se jedná o číslo "10". Písmenko "g" zastupuje číslo "10". To znamená, že použijeme vzoreček pro výpočet gravitační síly Země:

Fg = m . g

"Fg" = síla, "m" = hmotnost tělesa a "g" = gravitace což je číslo "10". Výsledek vyjde v "N" - newtonech.

Těleso koná mechanickou práci, jestliže působí silou na jiné těleso a přemísťuje jej po dráze. 

Slovní úloha č. 1.:

Petr zvedl kyblík těžký 5 kg a vynesl jej do výšky 6 metrů. Jakou práci při tom vykonal?

Slovní úloha č. 2.:

Maminka zvedla své dítě ze země a posadila jej do židličky. Dítě vážilo 23 Kg a maminka dítě zvedla do výšky 1,5 metru. Jakou práci maminka vykonala?

Slovní úloha č. 3.:

Automechanik zvedl pneumatiku těžkou 7 Kg do výšky 1,3 metru. Jakou při tom vykonal práci?

4. Babička zvedla nákup těžký 2 Kg do výšky 1,2 metru. Jakou práci vykonala babička?

5. Petr zvedl tašku těžkou 3 Kg do výšky 5 metrů. Jakou práci vykonal Petr? A jakou práci vykonal Kamil, když zvedl o kilo těžší tašku do stejné výšky?

6. Daniela zvedla nákup do výšky 3 metrů. Jakou práci vykonala Daniela?

7. Kamil zvedl kýbl s maltou těžký 4 Kg do výšky 1,5 metru. Jakou práci vykonal Kamil?

8. Petr a Kamil zvedal stejně těžkou tašku, která vážila 6 Kg. Petr tašku zvedl do výšky 1,2 metru a Kamil do výšky 1,5 metru. Jakou práci vykonal Kamil.

1. Trakční kolejové vozidlo anebo také zjednodušeně a lidově řečeno lokomotiva je většinou poháněna v současné době dieselovým či elektro-motorem. Na Sahaře se pohybují většinou dieselové lokomotivy, které vozí železnou rudu na velké vzdálenosti a jsou velmi hlučné. Kapacita nádrže lokomotivy je 1320 litrů. Maximální rychlost lokomotivy je 100 km/hodinu (pokud neveze náklad) a spotřeba je 340 kg. paliva na 100 kilometrů. Kolik litrů paliva spotřebuje lokomotiva když veze zboží z města Keno, Nigerie do Káhiry v Egyptě (vzdálenost 5632 km). Jakou průměrnou rychlostí jela lokomotiva, když z bodu "A" do bodu "B" dojela za 85 dní? Za kolik hodin dorazila do cíle? Kolikrát musela cestou tankovat? Lokomotiva je těžká 116 tun. Jakým tlakem působí na koleje?

2. Parní lokomotiva Mallard (LNER řady A4) ve Velké Británii, která překročila svou technologií dobu v níž byla vytvořena dosáhla v roce 1938 maximální rychlosti 203 km/hod., což bylo velice nepříjemné nacistickému Německu, které chtělo mít vždy technickou převahu. Za jak dlouho by lokomotiva dorazila z Londýna do hrabství Dundee, pokud by jela stále maximální rychlostí? Vzdálenost je 752 kilometrů. Jakou průměrnou rychlostí jela lokomotiva, když z Londýna vyjela v 13:00 a do Dundee přijela v 19 hodin?

Váha tohoto stroje je 104,6 tun. Jakým tlakem lokomotiva působí na koleje pod sebou?

3. V tunelu Mont Blanc hoří chladící kamion (v případě hoření se uvolňují vysoce toxické látky), který veze mouku a margarýn (vysoce hořlavá potravinářská látka). Vy jste velitel Integrovaného záchranného systému. Hasiči se potřebují dostat k hořícímu kamionu. Kamion však produkuje 200 m čtverečních kouře za sekundu. Vzduchovody odčerpají maximálně 25 metrů čtverečních kouře za sekundu. Teplota kolem kamionů je nad 1000 stupňů. Nedaleko kamionu uvízlo několik lidí v autech (celkem 30 automobilů a kamionů) a jedna posádka hasičů, která se ukryla do protipožárního krytu, kam pronikl kouř a požár začal demolovat stěny. Hasičům i lidem hrozí "asfyxie" (nedostatek vzduchu) - otoky končetin, odumírání tkání a totální selhání organismu. Ty máš pouze 10 minut na vyřešení problému - jinak všichni zemřou.

Úkoly:
1. Zjisti, jak je dlouhý tunel
2. Vypočítej, za jakou dobu kouř pohltí celý tunel
3. Jak funguje hoření v tunelu anebo v patrové budově (princip a na co si dát pozor)
4. Na co si musí hasiči a záchranáři dávat pozor (co je nejvíce ohrožuje)
5. Jakou rychlostí se šíří kouř
6. V tunelu se nachází dalších 30 vozidel, jakou šanci mají na přežití
7. Je rychlejší kouř anebo prchající lidé (vypočítej)
8. Jakou průměrnou rychlostí pojede hasičská cisterna, když pojede do vzdálenosti 6000 metrů a na místo požáru přijede za 10 minut, má smysl tuto cisternu na místo posílat?

9. Jakou průměrnou rychlostí pojede hasičská cisterna Protheus, když pojede do stejné vzdálenosti a na místo požáru přijede za 3 minuty

10. Vyber si z níže uvedené techniky a napiš, co vše pošleš k místu požáru