Fyzika
je přírodní věda, která popisuje přírodní děje a základní vlastnosti přírody. Fyzika používá teoretické a experimentální metody. Má velký význam pro rozvoj techniky a stává se tak důležitým nástrojem růstu životní úrovně. Má také důležitý světonázorový význam.

 
Experimentální a teoretická fyzika 

Metody fyziky vychází z pozorování pokusů. Indukcí dospívá fyzika k obecným zákonům. Z nich dedukcí předpoví výsledek dalšího pokusu a jeho praktickým provedením platnost zákona potvrzuje.

Fyzikální veličina udává kvalitativní popis určité fyzikální vlastnosti nebo děje, je to například hmotnost, délka, rychlost ...

Fyzikální jednotka popisuje fyzikální veličinu kvantitativně, je mírou fyzikální veličiny. Např.: fyzikální jednotkou hmotnosti je kilogram, délky metr, rychlosti metr za sekundu, ... a vyjadřuje velikost fyzikální veličiny, používáme ji k měření.

Mezinárodní soustava jednotek SI

Jedná se o mezinárodně používanou soustavu jednotek. Jako každá jiná soustava fyzikálních veličin a jednotek používá několik (7) základních veličin a jednotek,

Odvozené jednotky

jsou to jednotky odvozených veličin, odvozené pomocí definičních vztahů. Např.: jednotka hustoty = m/V je odvozena z jednotek hmotnosti a objemu, objem je odvozen z délky, tedy kg/m³. Podobně pro rychlost m/s, práci J = N.m = kg.m²/s² ...

Doplňkové jednotky

radián rad jako jednotka rovinného úhlu a steradián sr jednotka prostorového úhlu

Vedlejší jednotky

Odvozené jednotky, které se odvozují od hlavních jednotek převodním činitelem. Např.: minuta, hodina, tuna, Celsiův stupeň, ...

Např.: 1 km = 1 000 m, 1 mm = 0,001 m, 1m = 0,000 001 m ...

Předpona	Značka	Násobek	Příklad
tera-	T	1012 = 1 000 000 000 000	T = teraohm
giga-	G	109  = 1 000 000 000	GW = gigawatt
mega-	M	106  = 1 000 000	MV = megavolt
kilo-	k	103  = 1 000	km = kilometr
mili-	m	10-3 = 0.001	mA = miliampér
mikro-		10-6 = 0.000 001	µs = mikrosekunda
nano-	n	10-9 = 0.000 000 001	nm = nanometr
piko-	p	10-12	pF = pikofarad
femto-	f	10-15
atto-	a	10-18

Měření fyzikálních veličin

Žádné měření nemůže být absolutně přesné, vždy je zatíženo chybou měření. Velikost fyzikální veličiny obvykle určujeme jako aritmetický průměr několika měření. Podle rozdílů mezi naměřenými hodnotami můžeme usuzovat na přesnost resp. chybu měření.
Např.: měřením získáme 5 hodnot délky (viz tabulka). Ve druhém sloupci tabulky jsou odchylky jednotlivých měření od aritmetického průměru. Průměrná odchylka (z absolutních hodnot) udává chybu měření, určuje interval, ve kterém leží měřená fyzikální veličina s velkou pravděpodobností (pravděpodobnost závisí na počtu měření).

Příklad tabulky měření délky l

číslo měření	l mm	l mm
1	18	-0,4
2	16	1,6
3	19	-1,4
4	17	0,6
5	18	-0,4
průměr	17,6	0,88

Výpočty =(18+16+19+17+18)/5=17,6
l = (0,4 + 1,6 + 1,4 + 0,6 + 0,4)/5 = 0,88
l = l/ = 0,05 = 5%

Zápis výsledku
l = l ... s relativní odchylkou l znamená, že:
l < l-l , l+l> (Výsledek vhodně zaokrouhlíme) tedy:
l = (17,6 0,9) mm s relativní odchylkou 5%,
l < 16,7 ; 18,5 >

Chyby měření

mohou být systematické a hrubé (ty mohou být odstraněny) a chyby náhodné (ty charakterizují přesnost měření). Průměrná odchylka (ve středoškolském kurzu nahrazuje tzv. střední kvadratickou chybu ) je určena jako aritmetický průměr všech odchylek (jejich absolutních hodnot) od aritmetického průměru měřené veličiny. Relativní odchylka (ve středoškolském kurzu nahrazuje relativní chybu ) je průměrná odchylka vyjádřená obvykle v procentech vzhledem k aritmetickému průměru měřené veličiny (viz předchozí příklad).

Chyby můžeme také určovat odhadem. Za průměrnou odchylku pak považujeme polovinu nejmenšího dílku dělení stupnice použitého měřidla.

Jestliže výslednou hodnotu fyzikální veličiny určujeme výpočtem z naměřených veličin, jejichž odchylky známe, postupujeme tak, že:
průměrnou odchylku součtu (nebo rozdílu) veličin určíme jako součet odchylek měřených veličin a relativní odchylku dopočteme z průměrné odchylky,

x = a b, x = a + b, a = a/a

relativní odchylku součinu (nebo podílu) veličin určíme jako součet relativních odchylek měřených veličin a průměrnou odchylku dopočteme z výsledné relativní odchylky.

x = a.b (nebo x = a/b),x = a + b, a = a.a

- kinematika - se zabývá popisem pohybu hmotného bodu v prostoru a čase. Těleso a hmotný bod jsou myšlenkové modely skutečných objektů. Určování polohy - provádíme vždy relativně vzhledem kjinému tělesu nejčastěji pomocí souřadnic ve vztažné soustavě. Polohový vektor velmi dobře popisuje polohu tělesa. Je to vektor, který má počátek v počátku systému souřadnic a koncový bod v místě polohy popisovaného tělesa. Změnu polohy pak dobře popisuje změna polohového vektoru (což je opět vektor - od bodu A do A'). Vztažná soustava je tvořena vztažným tělesem se vztažným bodem (od toho měříme souřadnice) a soustavou souřadnic. Nejčastěji používáme pravoúhlou soustavu souřadnic. Poloha bodu v prostoru je tak jednoznačně určena souřadnicemi x, y, z.

Popis pohybu

Mechanický pohyb je změna polohy v prostoru a čase. Pohyb a klid můžeme popisovat vždy jen relativně (ve vztahu k jinému tělesu). Absolutní pohyb a klid je objektivně nezjistitelný.

K relativitě rychlosti
Vzhledem ke Šmudlovi jede Jánošík rychlostí v₁, avšak vzhledem k Bílému Tesákovi jede rychlostí v₁ - v₂. Vzhledem ke Šmudlovi se Slimouš pohybuje rychlostí v₂. Vzhledem k Bílému Tesákovi se Slimouš nepohybuje vůbec.

Skalární veličiny - (např.: hmotnost, práce, ...) jsou ty, které jsou úplně určeny svou velikostí. Určujeme je reálným číslem.

Vektorové veličiny - (např.: síla, rychlost, ...) jsou určeny svou velikostí a směrem. Vektory znázorňujeme pomocí šipky, její délka znázorňuje velikost veličiny, směr šipky znázorňuje směr popisované veličiny. Vektor můžeme určit i pomocí souřadnic. (Vektor směřující z počátku systému souřadnic do bodu A má souřadnice bodu A. Souřadnicemi je jednoznačně určena velikost vektoru i jeho směr. Umístění vektoru může být libovolné. V některých případech může na umístění vektoru záležet, např. při působení síly na tuhé těleso.)

Počítání s vektory Vektory můžeme násobit reálným číslem, výsledek je vektor, který má stejný směr a velikost je násobkem velikosti násobeného vektoru, Vektory můžeme navzájem sčítat (viz skládání sil). s vektory můžeme provádět vektorový a skalární součin

Trajektorie a dráha
Dělení pohybů provádíme podle trajektorie a podle průběhu rychlosti. Podle trajektorie dělíme pohyby na přímočaré a křivočaré. Podle průběhu rychlosti dělíme pohyby na rovnoměrné a nerovnoměrné.

Rovnoměrný přímočarý pohyb je pohyb, při kterém těleso za stejné časové intervaly urazí stejné velikosti dráhy.

Rychlost (označení v) rovnoměrného pohybu je (vektorová) fyzikální veličina, která udává velikost dráhy (a směr pohybu), kterou těleso urazí za jednotku času. , kde s je celková dráha, t je celková doba pohybu. Jednotka rychlosti je m/s (metr za sekundu) nebo km/h. (Nebo také     , kde s je změna polohového vektoru a t je doba trvání této změny.)
Průměrná rychlost nerovnoměrného pohybu je taková rychlost rovnoměrného pohybu, při kterém by těleso urazilo tutéž dráhu za tentýž čas, jako při pohybu nerovnoměrném. (Počítáme ji podle vztahu pro výpočet rychlosti rovnoměrného pohybu.)
Okamžitá rychlost tělesa je rovna rychlosti, kterou by těleso mělo, kdyby se od daného okamžiku pohybovalo pohybem rovnoměrným přímočarým. Okamžitá rychlost má směr tečny k trajektorii.

Rovnoměrně zrychlený pohyb je zvláštní případ nerovnoměrného pohybu, při kterém rovnoměrně s časem narůstá rychlost. Zrychlení a je přírustek rychlosti za jednotku času (změna rychlosti za jednotku času). Přitom v₀ je počáteční rychlost, s₀ je počáteční dráha. Zrychlení může být i záporné (v případě rovnoměrně zpomaleného pohybu).

Základní vzorce:

zrychlení

a =

rychlost

v = a.t

dráha

s = a.t²

Obecně je dráha nerovnoměrného pohybu rovna časovému integrálu rychlosti.

Volný pád je rovnoměrně zrychlený pohyb v tíhovém poli Země. Když zanedbáme odpor prostředí, pohybují se všechna tělesa volným pádem se stejným zrychlením (tíhovým zrychlením). Normální tíhové zrychlení má hodnotu g = 9,81 m/s² a směřuje do středu Země. Tíhové zrychlení je dáno gravitační silou, má na něj vliv nadmořská výška a odstředivá síla rotačního pohybu Země.

Rovnoměrný pohyb hmotného bodu po kružnici Polohu (hmotného bodu M) určujeme pomocí poloměru otáčení r a úhlové dráhy. Úhlová dráha je úhel, který svírá průvodič hmotného bodu (SM) s osou x. Při rovnoměrném pohybu po kružnici roste úhlová dráha rovnoměrně s časem  = .t, kde je úhlová rychlost. (Při rotaci tělesa kolem osy se všechny body pohybují stejnou úhlovou rychlostí, přitom jejich okamžitá rychlost je pro každý bod jiná.)

Veličiny pro popis pohybu po kružnici:

úhlová dráha

= .t       je úhel otočení

a_d = ²r =      je vektor směřující do středu otáčení (vektor rychlosti se stáčí ke středu otáčení, velikost celkové změny rychlosti za dobu jedné periody je rovna délce kružnice o poloměru velikosti vektoru rychlosti )