Týmy

Fyzika

Fyzika je součástí přírodních věd. Zabývá se studiem hmoty, její struktury a pohybu, jakož i základními a obecnými přírodními zákony. Výuka tohoto předmětu pomáhá studentům aplikovat získané znalosti v technických a přírodovědných oborech.

od Tobiáš Němec

Obsah
Albert Einstein

Online studium tohoto předmětu pomáhá studentům zlepšit jejich školní známky, vyhrát akademické soutěže, složit zkoušky, přihlásit se na univerzity na obory fyziky a matematiky a získat odpovídající povolání.

Učení fyziky je důležité i pro dospělé. Často se musí zabývat tímto oborem, aby se mohli rekvalifikovat v určité specializaci, postoupit ve své kariéře a pracovat v nových profesích. Dospělí se informují o nejnovějším vývoji ve fyzice a jeho dopadech na jiné oblasti vědy. Mnoho dospělých a starších lidí se snaží prohloubit své znalosti fyziky, aby lépe porozuměli světu a mohli se dále rozvíjet.

Fyzika: Co se učí ve škole?

Pro hluboké ponoření do přírodních věd je nutné se nejprve zabývat základy a postupovat od jednoduchého k složitému. V rámci školního programu jsou žákům nabízeny následující témata:

  1. Mechanika, která se dělí na dynamiku a kinematiku. Kinematika popisuje prostorové a časové vlastnosti pohybu bez ohledu na hmotnost tělesa nebo síly, které na něj působí. Působení sil zkoumá dynamika, která se dále dělí na statiku a kinetiku.
  2. Optika, obor fyziky zabývající se povahou optického záření (světla), zkoumá procesy emise světla, šíření světla v různých médiích a interakci s hmotou.
  3. Termodynamika, obor fyziky, který se zabývá teplem, prací a teplotou a jejich vztahem k energii, entropii a fyzikálním vlastnostem hmoty a záření.
  4. Elektřina (nebo elektrotechnika), která se zabývá elektrickými náboji, elektricky nabitými tělesy, magnetismem, elektrickými proudy a jejich účinky, zákony v elektrických obvodech, výrobou a přeměnou elektrické energie, elektrickými obvody a součástkami, jakož i elektromagnetickými kmitáními a vlnami.
  5. Atomová, jaderná a částicová fyzika je obor fyziky, který se zabývá stavbou atomu, jeho obalem a jádrem, jakož i strukturou hmoty v nejmenším měřítku podle takzvaného standardního modelu. Dalšími tématy jsou ionizující záření a radioaktivní rozpad atomových jader, jakož i jaderné přeměny pomocí jaderného štěpení a jaderné fúze.
  6. Kvantová fyzika je obor teoretické fyziky, který se zabývá chováním a interakcemi nejmenších částic a objektů v atomové a subatomární oblasti.

    Co je to fyzika?

Některá témata jsou probírána pouze v rámci matematicko-přírodovědného profilu. Každý spolkový stát má svůj vlastní učební plán. Zde jsou například učební plány Severního Porýní-Vestfálska a Saska.

Příspěvek německých vědců k rozvoji fyziky

Německo dalo světu mnoho vynikajících vědců v mnoha oborech a fyzika není výjimkou. Někteří z nejslavnějších německých fyziků jsou shrnuti v následující (neúplné) tabulce. Nositelé Nobelovy ceny jsou označeni žlutě.

Jméno

Životní údaje

Nejvýznamnější úspěchy

Hermann von Helmholtz

1821–1894

  • Pokroky v mnoha oblastech výzkumu, včetně elektrodynamiky, optiky a termodynamiky;
  • Vynález oftalmoskopu a Helmholtzovy cívky;
  • Významná práce s názvem „O zachování síly“ (1847). Byl to právě Helmholtz, kdo jako první jasně formuloval zákon zachování energie a pomocí vědeckých metod jej přesvědčivě dokázal.

Rudolf Clausius

1822–1888

  • Jeden ze zakladatelů termodynamiky;
  • Druhý hlavní zákon termodynamiky, který říká, že teplo nemůže přecházet z chladnějšího tělesa na teplejší bez dalších změn;
  • Formulace pojmu entropie (1865);
  • Příspěvek k kinetické teorii plynů.

Gustav Kirchhoff

1824–1887

  • S pomocí uzlového a síťového vzorce vytvořil základy elektrické spínací techniky;
  • Vývoj spektrální analýzy společně s Robertem Bunsenem (1859);
  • Průkopnická práce ve výzkumu černého tělesa, která položila základy kvantové mechaniky;
  • Příspěvek k teorii grafů v matematice a dalších oblastech fyziky (např. teorie desek a optika).

Heinrich Hertz

1857–1894

  • Experimentální důkaz existence elektromagnetických vln, který potvrdil teorii Jamese Clerka Maxwella, a výzkum rádiových vln;
  • Vytvoření základů pro pochopení fotoelektrického jevu, které později vysvětlil Albert Einstein;
  • Příspěvky k pochopení kontaktní mechaniky, zejména při deformaci pevných látek pod tlakem.

Wilhelm Röntgen

1845–1893

  • Náhodný objev rentgenového záření v roce 1895 při experimentech s katodovými paprsky;
  • Technika rentgenografie a rozsáhlý výzkum rentgenového záření a jeho vlastností, které položily základ pro další pokrok v radiologii a radiační fyzice.

Max Planck

1858–1947

  • Kvantová hypotéza, která říká, že energie je vyzařována nebo absorbována v diskrétních balíčcích, tzv. „kvantech“, a která tvoří základ kvantové teorie;
  • Planckův zákon záření, který popisuje spektrální rozložení elektromagnetického záření vyzařovaného černým tělesem při určité teplotě;
  • Planckova konstanta, která spojuje energii fotonu s jeho frekvencí a je tak klíčovou konstantou kvantové mechaniky;
  • Významné příspěvky ke statistické mechanice a teoretický rámec pro pochopení chování částic v systémech na mikroskopické úrovni.

Arnold Sommerfeld

1868–1951

  • Řada důležitých výsledků v rámci „staré kvantové teorie“, která předcházela moderní kvantové mechanice: zejména zobecnění a zdokonalení Bohrův atomový model a zjištění některých spektroskopických zákonitostí;
  • Příspěvky k semiklasické teorii kovů, klasické elektrodynamice, teorii elektronů, speciální teorii relativity, hydrodynamice, technické a matematické fyzice;
  • Založení velké školy teoretické fyziky, řada učebnic v tomto oboru.

Emmy Noether

1882–1935

  • Hluboký vhled do základního spojení mezi symetriemi a principy zachování v klasické a kvantové fyzice (Noetherova věta 1918);
  • Aplikace abstraktních matematických konceptů na teoretickou fyziku, která revolučním způsobem změnila chápání základních principů a vedla k pokrokům v kvantové mechanice a teorii pole.

Max Born, Pascual Jordan a Werner Heisenberg

1882–1970, 1902–1980, 1901–1976

  • Vývoj maticové mechaniky, která poskytla zásadní poznatky o matematickém vyjádření kvantové mechaniky;
  • Max Born formuloval Bornovo pravidlo, základní princip, který popisuje, jak vypočítat pravděpodobnosti výsledků kvantových měření;
  • Werner Heisenberg zavedl do kvantové mechaniky princip neurčitosti, který omezuje přesnost určitých měření.

Hans Bethe

1906–2005

  • Teorie hvězdné nukleosyntézy, která vysvětluje, jak vznikají prvky uvnitř hvězd prostřednictvím jaderných fúzních reakcí;
  • Rozhodující role v projektu Manhattan, kde poskytl teoretické poznatky o štěpení jádra a vývoji atomové bomby;
  • Významné příspěvky k kvantové elektrodynamice, zejména k pochopení jevů, jako je Lambův posun.

Výhody online zdrojů pro výuku fyziky

Webové kurzy fyziky se od školních osnov liší svým více personalizovaným přístupem. Vzdělávací portály nabízejí:

  • komplexní a konzistentní prezentaci učebních materiálů od základů;
  • snadno čitelný styl prezentace, který zahrnuje použití videoklipů, tabulek a diagramů;
  • široký výběr vizuálních příkladů pro vysvětlení látky;
  • speciálně vyvinuté úkoly ke každému tématu s podrobnými vysvětleními.

Tyto webové stránky shromažďují mnoho informací z nejlepších učebnic, příruček a cvičebnic.

Oblíbené webové stránky pro studium fyziky

Vyberte si zdroj, který je pro vaše studium fyziky nejvhodnější a nejefektivnější. Jednou z nejoblíbenějších možností je coursera.org. Tato stránka vám umožní studovat celý školní program samostatně v zajímavé prezentaci. Po absolvování kurzu systém vydá elektronický certifikát, který potvrzuje úspěšné složení interní zkoušky. Certifikát může být užitečný při podávání přihlášky ke studiu fyziky a matematiky.

Coursera

Některé z kurzů nabízených na platformě

Screenshot z coursera.org
  • Skillmea – Fyzika pro středoškoly: sada videokurzů pro studenty, která pokrývá klíčová témata školní fyziky. Materiál je podán srozumitelně, s poznámkami a příklady, což pomáhá efektivně se připravit na testy a závěrečné zkoušky.
  • Redmonster – Fyzika: online kurz zaměřený na systematické studium fyziky. Obsahuje vysvětlení, příklady a cvičení, které umožňují projít témata vlastním tempem a připravit se na důležité zkoušky nebo přijímací řízení.
  • SCIO – Online kurz Fyzika: komplexní kurz s 52 lekcemi a stovkami úkolů. Zahrnuje mechaniku, termodynamiku, elektřinu, magnetismus, optiku, atomovou a jadernou fyziku. Vhodný pro samostatnou přípravu na přijímací zkoušky a prohloubení znalostí.