Obchodní akademie Karviná, s. r. o.

1. Mechanika
Žák dovede:
1.1 Fyzikální veličiny a měření
(specifické cíle uvedené v této části se vztahují ke všem tematickým okruhům)
· přiřadit k vybraným veličinám jejich jednotky a naopak
· rozhodnout, je-li daná veličina vektorová, nebo skalární, znázornit vektorovou veličinu; znázorněný vektor rozložit na složky v daných směrech
· vyjádřit odvozenou jednotku součinem základních jednotek v příslušných mocninách
· převést násobné (dílčí) jednotky na nenásobné (s využitím odpovídající mocniny deseti) a naopak
· vysvětlit význam konstant ve fyzikálních vztazích a odvodit jejich jednotku
· odhadnout v konkrétním popsaném měření, čím jsou způsobeny jednotlivé chyby měření
· vypočítat z daného souboru naměřených hodnot veličin aritmetický průměr a průměrnou odchylku měření
· odhadnout chybu měření daným měřidlem
· rozhodnout, zda daný výsledek měření nebo výpočtu je fyzikálně možný
1.2 Kinematika hmotného bodu
· určit polohu hmotného bodu v rovině nebo v prostoru ze zadaných souřadnic a naopak
· rozhodnout na základě předložených hodnot, je-li daný pohyb rovnoměrný, zrychlený (resp. rovnoměrně zrychlený) nebo zpomalený (resp. rovnoměrně zpomalený)
· vyjádřit písemně i graficky závislost dráhy a rychlosti na čase u rovnoměrných a rovnoměrně zrychlených pohybů
· určit z grafu rychlosti jako funkce času (který je tvořen jen přímočarými úseky) graf dráhy nebo zrychlení v závislosti na čase a naopak
· určit výpočtem v jednoduchých případech dráhu, dobu, průměrnou rychlost, okamžitou rychlost a zrychlení daného pohybu
· určit výpočtem v jednoduchých případech veličiny popisující rovnoměrný pohyb bodu po kružnici: periodu, frekvenci, rychlost, úhlovou rychlost, dostředivé zrychlení
· zvolit vhodně vztažnou soustavu při řešení daného problému
· vypočítat (popř. i graficky znázornit) pro volný pád, vrh svislý, šikmý a vodorovný polohu, rychlost a zrychlení bodu ze známých počátečních podmínek
· řešit jednoduché praktické problémy o rovnoměrných a rovnoměrně zrychlených (resp. rovnoměrně zpomalených) pohybech v různých situacích (doprava, sport, technika); včetně složených pohybů
1.3 Dynamika hmotného bodu
· řešit úlohy s využitím Newtonových zákonů
· řešit v jednoduchých případech dva základní úkoly mechaniky: k dané konstantní síle a počátečním podmínkám najít pohyb, který síla způsobuje; k danému pohybu, jehož popis známe, nalézt působící sílu
· rozhodnout, je-li daná vztažná soustava inerciální, nebo ne
· vypočítat velikost třecí síly, jsou-li dány potřebné veličiny
· určit tíhovou sílu působící na dané těleso
· řešit úlohy s použitím skládání sil působících v jednom bodě tělesa a úlohy s využitím rozkladu sil
· určit graficky a v jednoduchých případech i početně výslednou sílu složenou ze dvou nebo tří složek
· určit složku dané síly do daného směru, zejména tečnou a normálovou složku tíhy na nakloněné rovině
· určit v konkrétních problémech hybnost hmotného bodu (tělesa) jako vektorovou veličinu a řešit problémy užitím zákona zachování hybnosti
1.4 Mechanická práce, výkon, energie
· řešit úlohy na výpočet práce vykonané konstantní silou, na změnu polohové (potenciální) tíhové energie a na výpočet pohybové (kinetické) energie tělesa
· řešit úlohy na výpočet práce ze známé změny energie a naopak
· vypočítat celkovou mechanickou energii tělesa
· řešit jednoduché úlohy s užitím zákona zachování mechanické energie
· popsat kvantitativně či kvalitativně změny polohové a pohybové energie v praktických příkladech: vrhy, pohyb kyvadla, těleso kmitající na pružině, voda pohánějící turbíny hydroelektrárny
· vypočítat výkon, známe-li práci a čas, za který byla vykonána, nebo velikost působící síly a rychlost pohybujícího se tělesa
· řešit úlohy na výpočet práce ze známého výkonu
· převést práci vyjádřenou v kW•h na práci v joulech a naopak
· určit účinnost pomocí vykonané práce a dodané energie nebo pomocí výkonu a příkonu
1.5 Gravitační pole a astrofyzika
· vypočítat velikost gravitační síly působící mezi dvěma hmotnými body nebo koulemi
· vypočítat velikost gravitačního zrychlení v gravitačním poli
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se pohybů v homogenním a centrálním gravitačním poli
· řešit úlohy na pohyb těles (družic, Měsíce) v gravitačním poli Země (vypočítat velikost rychlosti a dobu oběhu při pohybu po kružnici, je-li dán její poloměr; vypočítat výšku nad povrchem Země a velikost rychlosti, je-li dána doba oběhu)
· řešit úlohy na pohyby planet v gravitačním poli Slunce, aplikovat Keplerovy zákony při určení rychlosti a doby oběhu planet nebo družic
1.6 Mechanika tuhého tělesa
· rozhodnout, je-li pro daný problém vhodný model tuhého tělesa a je-li daný pohyb tohoto tělesa otáčivý nebo posuvný
· vypočítat moment síly vzhledem k pevné ose otáčení
· rozhodnout podle výsledného momentu sil vzhledem k dané ose, zda síly budou mít otáčivý účinek
· rozhodnout, zda tuhé těleso je v rovnovážné poloze, nebo ne
· skládat graficky síly působící na tuhé těleso v jednom působišti a předpovědět jejich účinek, určit v jednoduchých případech velikost a směr výsledné síly výpočtem
· skládat různoběžné i rovnoběžné síly působící v různých bodech tuhého tělesa a předpovědět jejich účinek
· zjistit výpočtem nebo geometrickou konstrukcí výslednici dvou a více sil působících na konzoly, nosníky apod.
· rozkládat danou sílu do dvou směrů
· určit moment dané dvojice sil
· využít momentovou větu pro řešení problémů z běžného života a z techniky
· určit těžiště tuhého tělesa výpočtem nebo geometrickou konstrukcí
· určit kinetickou energii otáčivého pohybu tělesa a celkovou pohybovou energii valícího se tělesa
1.7 Mechanika tekutin
· určit tlak nebo tlakovou sílu nebo obsah plochy, na kterou tlaková síla působí, jsou-li dány zbývající veličiny
· řešit úlohy s hydraulickým zařízením
· vypočítat hydrostatickou tlakovou sílu
· vypočítat hydrostatický tlak, jsou-li dány potřebné údaje
· vypočítat hydrostatickou (aerostatickou) vztlakovou sílu
· rozhodnout v jednotlivých případech, zda těleso z dané látky bude v kapalině plovat, vznášet se nebo klesne ke dnu
· řešit úlohy s použitím Archimedova zákona
· vypočítat objemový průtok, rychlost proudění, hmotnostní průtok, jsou-li dány potřebné údaje
· řešit problémy spojené s využitím rovnice kontinuity a rovnice Bernoulliho

2. Molekulová fyzika a termika
Žák dovede:
2.1 Základní poznatky z molekulové fyziky a termiky
· znázornit grafem závislost velikosti výsledné síly působící mezi dvěma částicemi (atomy, molekulami) na jejich vzdálenosti
· rozhodnout v jednoduchých případech, zda termodynamická soustava je, nebo není v rovnovážném stavu
· vyjádřit v kelvinech teplotu uvedenou v Celsiových stupních a naopak
· použít vztahy pro relativní atomovou hmotnost, relativní molekulovou hmotnost, látkové množství, počet částic, molární hmotnost, molární objem a Avogadrovu konstantu při řešení úloh
2.2 Vnitřní energie, práce, teplo
· vypočítat v jednoduchých případech změnu vnitřní energie tělesa konáním práce a tepelnou výměnou
· řešit jednoduché úlohy s využitím prvního termodynamického zákona
· vypočítat tepelnou kapacitu tělesa z měrné tepelné kapacity jeho látky a naopak
· vypočítat teplo, které přijme (odevzdá) stejnorodé těleso při změně teploty
· sestavit kalorimetrickou rovnici pro konkrétní případ včetně uvážení tepelné kapacity (např. kalorimetru či jiné nádoby) a řešit úlohy využitím této rovnice
· určit měrnou tepelnou kapacitu látky, z níž je uvažované těleso, z grafu závislosti teploty tělesa dané hmotnosti jako funkce přijatého (odevzdaného) tepla
2.3 Struktura a vlastnosti plynů, pevných látek a kapalin
· řešit jednoduché úlohy na změnu stavu ideálního plynu pomocí stavové rovnice (vypočítat látkové množství, hmotnost, objem, hustotu, tlak a termodynamickou teplotu tohoto plynu)
· znázornit průběh izotermického, izobarického, izochorického a adiabatického děje v p-V diagramu, v p-T diagramu a ve V-T diagramu
· vypočítat teplo dodané ideálnímu plynu při konstantním tlaku a při konstantním objemu
· vypočítat práci vykonanou plynem při stálém tlaku
· vyjádřit graficky práci vykonanou plynem při stálém a proměnném tlaku
· určit kvantitativně účinnost kruhového děje v plynu
· znázornit v p-V diagramu příklady kruhových dějů složených z dějů izotermických, izobarických, izochorických a adiabatických a uvést, při kterých soustava přijímá teplo od okolí a při kterých teplo do okolí odevzdává, kdy se koná práce
· převést pro ideální plyn p-T diagram kruhového děje složeného ze dvou izobarických a dvou izochorických dějů na p-V diagram a z něho vypočítat, jakou práci vykoná plyn během jednoho cyklu kruhového děje
· určit maximální účinnost tepelného stroje pracujícího mezi dvěma tepelnými lázněmi (popř. ideálního tepelného motoru)
· určit z tabulek nebo z grafu mez pružnosti, mez pevnosti, dovolené napětí a součinitel bezpečnosti a používat tyto veličiny při řešení praktických problémů
· vypočítat velikost síly pružnosti, normálového napětí a relativního prodloužení při pružné deformaci tahem
· použít Hookův zákon pro pružnou deformaci tahem nebo tlakem
· řešit úlohy na délkovou a objemovou teplotní roztažnost pevných a kapalných těles
· sestrojit graf závislosti délky tyče (drátu) na teplotě na základě tabulky s naměřenými hodnotami délky a teploty a z tohoto grafu určit teplotní součinitel délkové roztažnosti látky, ze které je těleso vyrobeno
· vypočítat povrchovou sílu pomocí povrchového napětí a obráceně (u rovinného povrchu kapaliny a při jejím odkapávání z kapiláry)
· z kapilární elevace (deprese) vypočítat poloměr kapiláry nebo povrchové napětí kapaliny, jsou-li dány potřebné údaje
2.4 Změny skupenství látek
· vypočítat s použitím údajů v tabulkách celkové teplo, které přijme pevné těleso dané hmotnosti a dané teploty, aby se změnilo v kapalinu o teplotě vyšší, než je teplota tání
· vypočítat s využitím údajů v tabulkách celkové teplo, které je potřebné k přeměně kapaliny dané hmotnosti a dané teploty na páru (varem)
· vypočítat výslednou teplotu soustavy po vytvoření rovnovážného stavu (sestavit a řešit užitím kalorimetrické rovnice)
· určit v jednoduchých případech stav dané páry užitím křivky syté páry a vyvodit z toho důsledky pro praxi
· řešit jednoduché úlohy související se závislostí teploty varu kapaliny na vnějším tlaku

3. Mechanické kmitání a vlnění
Žák dovede:
3.1 Mechanické kmitání
· vyjádřit ze známé amplitudy, frekvence a počáteční fáze okamžitou výchylku, rychlost, zrychlení harmonického kmitání v daném čase a energii kmitajícího tělesa
· určit z rovnice pro okamžitou výchylku harmonického kmitání amplitudu výchylky, periodu, frekvenci a počáteční fázi kmitání
· vypočítat periodu a frekvenci pružinového oscilátoru a kyvadla
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se harmonického kmitání
· rozhodnout v jednoduchých případech, zda může nastat rezonance mechanického oscilátoru
· určit z časového diagramu okamžité výchylky harmonického kmitání periodu, frekvenci a počáteční fázi kmitavého pohybu
· určit z časového diagramu dvou harmonických kmitání jejich fázový rozdíl
· vytvořit grafickým sčítáním časový diagram výsledného kmitání složeného ze dvou izochronních harmonických kmitání
3.2 Mechanické vlnění
· odlišit základní druhy mechanického vlnění (postupné, stojaté, příčné, podélné)
· vypočítat vlnovou délku, frekvenci nebo rychlost postupného vlnění
· určit vlnovou délku mechanického vlnění z grafu postupné (popř. stojaté) vlny
· rozhodnout, je-li splněna podmínka pro vznik interferenčního maxima a minima při interferenci dvou vlnění stejné frekvence
· určit základní frekvenci a vyšší harmonické frekvence chvění pružné tyče dané délky upevněné na obou koncích, upevněné uprostřed a upevněné na jednom konci, jsou-li dány potřebné údaje
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se mechanického vlnění
3.3 Zvukové vlnění
· vypočítat vlnovou délku nebo frekvenci zvukového vlnění, jsou-li k tomu dány dostatečné údaje
· určit z časového diagramu zvuku jeho frekvenci
· řešit jednoduché praktické problémy akustiky (např. určení velikosti rychlosti zvuku v závislosti na teplotě vzduchu apod.)

4. Elektřina a magnetismus
Žák dovede:
4.1 Elektrický náboj a elektrické pole
· vypočítat z Coulombova zákona velikost elektrické síly, kterou jeden náboj působí na druhý, a určit její směr
· vypočítat velikost intenzity elektrického pole bodového náboje v daném bodě a velikost intenzity homogenního elektrického pole mezi rovnoběžnými deskami, mezi nimiž je stálé napětí
· vypočítat práci vykonanou elektrickou silou při přenesení bodového náboje a určit v jednoduchých případech elektrický potenciál v daném bodě a elektrické napětí mezi dvěma body
· vypočítat kapacitu osamoceného kulového vodiče a kapacitu deskového kondenzátoru
· vypočítat celkovou kapacitu kondenzátorů spojených za sebou a vedle sebe
· znázornit elektrické pole siločarovým modelem a ekvipotenciálními plochami
4.2 Elektrický proud v látkách
· vypočítat náboj, který projde za určitý čas průřezem vodiče, z elektrického proudu a času
· vypočítat pomocí Ohmova zákona elektrický proud, napětí a odpor v elektrických obvodech s jedním zdrojem elektrického napětí
· vypočítat odpor vodiče na základě jeho geometrického tvaru a rezistivity (měrného elektrického odporu) materiálu
· vypočítat celkový elektrický odpor spotřebičů (rezistorů) spojených za sebou a vedle sebe
· vypočítat práci a výkon stejnosměrného elektrického proudu
· použít Kirchhoffovy zákony pro základní typy elektrických obvodů (sériové a paralelní spojení)
· vypočítat k elektromotorickému napětí svorkové napětí a naopak, jsou-li dány potřebné údaje
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se elektrických obvodů
· nakreslit normalizovanými elektrotechnickými značkami prvky elektrických obvodů včetně obvodů s polovodičovou diodou a tranzistorem, ampérmetrem a voltmetrem
· určit ze zatěžovací charakteristiky zdroje elektromotorické napětí a zkratový proud
· sestrojit voltampérovou charakteristiku spotřebiče na základě tabulky s naměřenými hodnotami napětí a proudu
· určit odpor spotřebiče z hodnot odečtených z voltampérové charakteristiky
· rozhodnout, zda polovodičovou diodou bude v daném obvodu procházet proud
4.3 Magnetické pole
· vypočítat magnetický indukční tok danou plochou, jsou-li dány potřebné údaje
· určit orientaci magnetické indukční čáry magnetického pole přímého vodiče a cívky použitím Ampérova pravidla pravé ruky
· určit v daném místě magnetického pole znázorněného magnetickými indukčními čarami, jakou polohu zaujme magnetka, a naopak z polohy magnetky určit indukční čáru a směr magnetické indukce
· vypočítat velikost a určit směr magnetické síly působící v homogenním magnetickém poli na vodič s proudem
· vypočítat velikost magnetické indukce pole ve středu cívky bez jádra a s jádrem
· vypočítat velikost magnetické síly při vzájemném působení vodičů s proudem a určit směr této síly
· vypočítat velikost magnetické síly působící v homogenním magnetickém poli na částici s nábojem, která se pohybuje ve směru kolmém k magnetickým indukčním čarám, určit směr této síly a popsat trajektorii částice
· vypočítat na základě Faradayova zákona elektromagnetické indukce indukované elektromotorické napětí
· určit na základě Lenzova zákona směr proudu v uzavřeném vodiči indukovaného změnami magnetického indukčního toku
· vypočítat elektromotorické napětí indukované mezi konci cívky při změně proudu (při vlastní indukci)
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se magnetického pole a elektromagnetické indukce
4.4 Střídavý proud
· vyjádřit rovnicí okamžitou hodnotu střídavého napětí a proudu v jednoduchém obvodu střídavého proudu
· vyjádřit fázový rozdíl střídavého napětí a proudu v jednoduchém obvodu střídavého proudu
· určit z časového digramu střídavého napětí a proudu fázový rozdíl těchto veličin
· vypočítat k fázovému napětí napětí sdružené a naopak
· vypočítat rezistanci, induktanci, popř. kapacitanci jednoduchého obvodu střídavého proudu s R, s L, popř. s C
· vypočítat impedanci obvodu s RLC v sérii
· vypočítat efektivní hodnoty střídavého napětí a proudu, je-li známa jejich amplituda, a naopak
· vypočítat činný výkon střídavého proudu při daném fázovém rozdílu napětí a proudu
· vypočítat poměr napětí a proudů v transformátoru zatíženém spotřebičem, který má jen rezistanci
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se obvodů se střídavým proudem
4.5 Elektromagnetické kmitání a vlnění
· nakreslit schéma jednoduchého elektromagnetického oscilátoru (oscilačního obvodu LC), popsat kmitání takového oscilátoru
· určit z grafu elektromagnetického kmitání periodu, popř. frekvenci kmitů
· vypočítat s použitím Thomsonova vztahu periodu, popř. frekvenci vlastního kmitání oscilačního obvodu LC
· určit na základě rezonanční křivky dané grafem, popř. tabulkou naměřených hodnot rezonanční frekvenci elektromagnetického oscilátoru
· vypočítat vlnovou délku elektromagnetického vlnění
· řešit jednoduché praktické problémy související s elektromagnetickým vlněním

5. Optika
Žák dovede:
5.1 Vlnové vlastnosti světla
· určit k dané vlnové délce světla ve vakuu (ve vzduchu) frekvenci světla a naopak
· vypočítat pomocí indexu lomu daného optického prostředí rychlost světla v tomto prostředí
· určit změnu vlnové délky světla při vstupu paprsku do prostředí s jiným indexem lomu
· vypočítat úhel lomu, úhel dopadu nebo index lomu užitím zákona lomu a odrazu
· vypočítat mezní úhel dopadu
· sestrojit k danému dopadajícímu paprsku po průchodu rozhraním mezi dvěma prostředími paprsek lomený, popř. odražený
· popsat a nakreslit průchod jednokmitočtového (monofrekvenčního) a bílého světla optickým disperzním hranolem
· určit ze známého dráhového rozdílu a vlnové délky, nastane-li v daném bodě interferenční maximum nebo minimum při ohybu světla na dvojštěrbině a na mřížce
5.2 Zobrazování optickými soustavami
· použít principy paprskové optiky a chodu význačných paprsků ke konstrukci obrazu vzniklého zobrazením rovinným a kulovým zrcadlem, tenkou spojkou a tenkou rozptylkou
· popsat vlastnosti daného obrazu vzhledem k jeho předmětu (vzpřímený/převrácený, zvětšený/zmenšený, skutečný/zdánlivý)
· řešit úlohy pomocí zobrazovací rovnice kulového zrcadla a čočky s uplatněním znaménkové konvence
· vypočítat příčné zvětšení ze známé vzdálenosti předmětu a obrazu nebo předmětu a ohniska
· vypočítat ze známé ohniskové vzdálenosti čočky její optickou mohutnost a obráceně
· řešit jednoduché praktické problémy týkající se optického zobrazení čočkami (např. brýle, lupa), zrcadly a jejich soustavami

6. Speciální teorie relativity
Žák dovede:
· vyvodit z principu relativity a principu konstantní rychlosti světla některé jednoduché důsledky
· rozhodnout v konkrétních případech, zda události současné v jedné inerciální soustavě jsou současné i v jiné inerciální soustavě
· používat vztahy pro dilataci času, kontrakci délek a skládání rychlostí při řešení konkrétních situací
· vypočítat při zadané rychlosti částice a její klidové hmotnosti hmotnost relativistickou a naopak
· určit ze změny energie soustavy změnu její hmotnosti a naopak

7. Fyzika mikrosvěta
Žák dovede:
7.1 Základní poznatky kvantové fyziky
· vypočítat energii fotonů z frekvence nebo vlnové délky odpovídajícího záření a naopak
· vypočítat de Broglieho vlnovou délku z kinetické energie nebo hybnosti částice a naopak
· použít Einsteinův vztah pro vnější fotoelektrický jev při řešení úloh
7.2 Fyzika elektronového obalu
· určit výsledný náboj iontu z počtu jeho protonů a elektronů a naopak
· určit frekvenci a vlnovou délku emitovaného či absorbovaného záření při přechodu elektronu z jednoho energetického stavu do druhého
7.3 Jaderná a částicová fyzika
· používat správně nukleonové, protonové a neutronové číslo, znát vztah mezi nimi, určit složení atomového jádra, jsou-li dána potřebná čísla, určit, kterému prvku toto jádro patří, a správně napsat značku jeho nuklidu
· vypočítat z hmotnosti daného jádra jeho hmotnostní schodek, vazebnou energii a vazebnou energii na jeden nukleon
· převést vazebnou energii v elektronvoltech na vazebnou energii v joulech a naopak
· porovnat podle vazebné energie na jeden nukleon stabilitu různých jader
· odhadnout na základě grafu závislosti vazebné energie připadající na jeden nukleon na nukleonovém čísle energii uvolněnou při konkrétním štěpení nebo fúzi
· rozlišit různé druhy radioaktivního (jaderného) záření a popsat jejich chování v elektrickém a magnetickém poli
· používat zákony zachování elektrického náboje a počtu nukleonů při zápisu jaderných reakcí
· určit z klidových energií nebo hmotností vstupujících a vystupujících částic energetickou bilanci reakce
· určit ze známého poločasu přeměny radionuklidu a počátečního počtu jader počet přeměněných a nepřeměněných jader po určité době