Ľudia používajú čísla a počítajú tak často, že je ťažké predstaviť si, že čísla i počítanie bolo treba najskôr vynájsť.
Ľudia mali určitú predstavu o množstve aj pred vynájdením číslic. Dokázali rozlíšiť, že v jednom stáde je viac zvierat ako v inom, no nevedeli povedať o koľko viac. Poznali číslo jeden, dva a možno aj tri, vyjadrili ho pravdepodobne ako „mnoho“.
Prvý spôsob ako ľudia zaznamenávali počet, boli značky, ako napríklad zárezy na palici, jeden za každý počítaný predmet.
Inkovia v Peru si zaznamenávali počet zvierat a výsledky žatvy viazaním uzlov na špagátoch. Špagáty nazývali kipu.
Číslice starého Ríma sú zmesou značiek a písmen abecedy. Ak je číslica vpravo menšia alebo rovná číslici vľavo, treba ich sčítať. Ak je menšia číslica vľavo treba ju od pravej odpočítať. Rímske číslice sa v Európe používali viac ako 1500 rokov.
Najstaršie známe písané číslice majú okolo 5000 rokov a našli sa v starobylom Sumere (dnes Irak). Sumeri ich vyryli do vlhkých hlinených tabuliek, ktoré po vyschnutí stvrdli.
Vývoj číslic:
Symboly, ktoré používame na zápis čísel, vynašli v Indii hindskí matematici asi pred 1500 rokmi.
Arabi ich od nich prevzali asi pred 1200 rokmi.
Pred 900 rokmi ich arabskí obchodníci priniesli do Európy, a preto ich často označujeme ako arabské číslice.
Arabské číslice sú oveľa kratšie a zapisujú sa ľahšie ako rímske, pretože hodnota každej číslice sa mení v závislosti od jej polohy v čísle. Číslo 2987 by sa zapísalo rímskymi číslami ako MMCMLXXXVII.
Arabské číslice majú aj symbol aj pre nulu. To umožňuje odlíšiť rozdiel medzi 3, 30, 300.
Rôzne číselné sústavy:
Desiatková číselná sústava sa pravdepodobne používa preto, lebo máme desať prstov. Základ tvorí číslo 10.
Sumeri používali pred 5000 rokmi šesťdesiatkovú sústavu. Číslo 60 je najmenšie číslo, ktoré je deliteľné 2, 3, 4, 5 a 6, takže je dobré pri rozdeľovaní vecí.
Základ 60 sa ešte aj dnes používa pri meraní času. Minúta má 60 sekúnd a hodina má 60 minút.
Dvojkovú sústavu používajú počítače a kalkulačky, to znamená, že používajú iba dva symboly, 0 a 1.
Meranie
Miery podľa tela:
Ak niečo meriame, porovnávame to vlastne s nejakou pevne stanovenou veličinou, ako je napríklad meter. Nazývame ju jednotkou merania. Prvé jednotky merania sa stanovili na základe rozmerov ľudského tela. Starovekí Egypťania používali jednotky lakeť, dlaň a prst.
Jedna dlaň = štyri prsty.
Jeden lakeť = sedem dlaní = 28 prstov.
Rimania používali na meranie vzdialenosti dĺžku chodidla – stopu. Na meranie kratších dĺžok rozdelili stopu na 12 dielov, každý mal šírku palca. Väčšie vzdialenosti merali na kročaje, pričom za kročaj sa počítali dva kroky. Tisíc kročají tvorilo míľu. Slovo „míľa“ pochádza z latinského slova mille, čo znamená tisíc.
Obchodníci s látkami vynašli jednotku dĺžky yard. Bola to dĺžka tkaniny natiahnutej medzi bradou a končekmi prstov vystretej ruky.
Na meranie vecí a vzdialeností sa dá použiť akákoľvek jednotka za predpokladu, že ju budú používať aj ostatní ľudia. Problém, ktorý vzniká pri jednotkách založených na rozmeroch ľudského tela, je v tom, že časti tela nie sú rovnaké. Závisia od veľkosti ľudí. Asi pred 900 rokmi anglický kráľ Henry I. vydal zákon, že všetky yardy musia mať rovnakú dĺžku, a to dĺžku medzi jeho bradou a končekmi prstov jeho vystretej ruky. Neskôr iné zákony zjednotili ďalšie miery. Nazývajú sa aj britské jednotky a ešte stále sa používajú v niektorých krajinách.
Hmotnosť ľudí sa udáva v kameňoch, librách a unciach.
Vzdialenosť sa meria v míľach, yardoch, stopách a palcoch.
Objem sa udáva v galónoch, pintách a unciach.
Prvá jednotka, ktorá nebola závislá od rozmerov ľudského tela, bola jednotka dĺžky meter. Meter tvorí základ metrickej sústavy.
Meter stanovili zhruba pred 200 rokmi francúzski vedci. Vypočítali ho tak, že vzdialenosť medzi severným pólom a rovníkom meranú cez Paríž vydelili 10 miliónmi.
Dnes je meter stanovený vzdialenosťou, ktorú prekoná svetlo za určitý čas.
Väčšina štátov dnes používa metrickú sústavu. Medzinárodný obchod je oveľa jednoduchší, ak všetci účastníci používajú tú istú sústavu.
Veľkosť priestoru, ktorý nejaký objekt vypĺňa, sa nazýva objem. Množstvo materiálu v tomto priestore sa nazýva hmotnosť. V metrickej sústave sa objem meria v kubických metroch (m3) alebo v litroch (l). hmotnosť jedného litra vody sa rovná približne jednému kligramu.
Hmotnosť sa meria v gramoch (g) alebo v kilogramoch (kg).
Čas
V dávnej minulosti ľudia nepotrebovali merať čas tak presne ako dnes. Stačilo im počítať dni a noci a sledovať priebeh ročných období, aby vedeli, kedy majú siať a sadiť plodiny. Dnes meriame čas veľmi presne. Jednotkami času sú hodiny, minúty a sekundy. Vidíme ich napríklad na informačných paneloch, kde sú zaznamenané odchody a príchody vlakov, autobusov, či lietadiel. Udávajú čas s minútovou presnosťou.
Už pred 5000 rokmi používali starí Egypťania kalendár, v ktorom mal rok 365 dní. Všimli si, že pravidelne po 365 dňoch sa pred východom slnka objavila na oblohe hviezda Sírius. Vedeli, že v čase, keď sa táto hviezda objaví na oblohe, rieka Níl sa vyleje z brehov. Po záplavách mohli roľníci poorať polia a zasiať obilniny.
Rimania nazývali hodiny pred poludním ante meridiem a hodiny po poludní post meridiem. Z toho vznikli skratky a.m. a p.m., s ktorým sa stretávame na digitálnych hodinách.
Egyptské slnečné hodiny sú najstaršie známe hodiny na svete. Používali sa už pred 4000 rokmi. Čas sa určoval podľa tieňa na stupnici.
Vodné hodiny používali Egypťania vtedy, keď bolo zamračené alebo tma. Voda z nádoby tiekla pomaly von otvorom v spodnej časti. Výška vodnej hladiny ukazovala čas.
Sviečkové hodiny sú staré asi 1000 rokov. Podľa toho, ako sa sviečka zmenšovala, dalo sa určiť, koľko času uplynulo.
Kyvadlové hodiny už dokázali merať čas na sekundy. Galileo Galilei vynašiel kyvadlo v prvej polovici 17. storočia, no prvé hodiny zostrojil Christian Huygens až v roku 1667.
Kremenné hodiny uzreli svetlo sveta roku 1929. prvé náramkové hodinky s kryštálom kremeňa (označené Quartz) sa objavili v roku 1969. sú veľmi presné.
Atómové hodiny používajú vedci na veľmi presné meranie času. Ich odchýlka je jedna sekunda za 300 000 rokov. Prvé atómové hodiny sú z roku 1948.
Zem sa otáča okolo pomyselnej priamky – zemskej osi. Na strane otočenej k Slnku je deň, na odvrátenej strane je noc. Zem sa otočí okolo osi raz za 24 hodín.
Na obeh okolo Slnka potrebuje Zem 365 a ¼ dňa, ale kalendárny rok má iba 365 dní. Preto sa každý štvrtý rok pridáva vo februári jeden deň naviac. Rok má vtedy 366 dní a nazýva sa priestupný rok.
Zemská os je naklonená na jednu stranu, takže polovica zemegule je bližšie k Slnku. Je na nej leto, zatiaľ čo na druhej polovici vládne zima.
Počas obehu okolo Slnka sa postupne dostávajú bližšie k nemu rozličné časti zemegule. To spôsobuje, že sa ročné obdobia striedajú.
Oblasti okolo rovníka nemajú ani leto, ani zimu, pretože sú od Slnka vždy rovnako vzdialené.
Svet je rozdelený na 24 časový pásiem. Čas sa počíta od pásma, v ktorom sa nachádza hvezdáreň Greenwich pri Londýne. Časové pásmo východne od Greenwicha je o hodinu popredu, pásmo západne je o hodinu pozadu.
Keď cestujeme na západ, musíme si pri prekročení každého časového pásma posunúť hodinky o 1 hodinu dozadu.
Pri ceste na východ posúvame ručičky na hodinkách v každom časovom pásme o hodinu dopredu.
Čo je energia?
Celý svet okolo nás je v pohybe. Fúka vietor, míňajú nás autá, ľudia chodia sem a tam. Pri čítaní týchto riadkov sa pohybujú naše oči a krv pulzuje v žilách.
Slnko vydáva svetelnú a tepelnú energiu.
V uhlí je uložená chemická energia, forma potenciálnej energie.
Pohybujúce sa auto má kinetickú energiu.
Tečúca voda má kinetickú energiu.
Ľudské telo premieňa potravu na chemické látky, ktoré uskladňuje ako chemickú energiu.
Potrava je sklad chemickej energie.
Naša energia pochádza z potravy, ktorú konzumujeme.
Z rádia vychádza zvuková energia.
Vietor alebo pohybujúci sa vzduch má kinetickú energiu.
Elektrická energia prúdi cez drôty do obydlí a tovární.
Elektrické svetlá vydávajú elektrickú energiu.
Všetko, čo môže spadnúť, má potenciálnu energiu. Čím vyššia je poloha predmetu, tým nižšie môže spadnúť a tým je jeho potenciálne energia väčšia.
Všetko, čo padá, má kinetickú energiu.
Napnuté pružné predmety majú potenciálnu energiu.
Oheň vydáva tepelnú a svetelnú energiu.
Batérie v baterke uskladňujú chemickú energiu.
V benzíne, uhlí, dreve, plyne a iných palivách je uskladnená chemická energia.
Jedna hrianka natretá maslom obsahuje asi 315 kJ energie. 1000 joulov = 1 kilojoule. Toto množstvo energie umožňuje bežať 6 minút; jazdiť 10 minút na bicykli; rázne kráčať 15 minút; spať ½ hodiny; poháňať auto 7 sekúnd pri rýchlosti 80 km/h; rozsvietiť 60 W žiarovku na ½ hodiny.
Energia je potrebná na pohyb auta, vykurovanie, osvetľovanie našich bydlísk i na to, aby naše telo vykonávalo svoje funkcie. Rôzne formy energie možno rozdeliť na dve skupiny podľa toho, či ide o energiu pohybovú alebo polohovú. Pohybová energia sa nazýva kinetická. Polohová energia, uložená napr. vo vode priehrady, sa nazýva potenciálna energia.
Premeny energie
Všetky formy energie okolo nás sa dajú premeniť na iné formy energie. V skutočnosti nemožno energiu vyrobiť alebo zničiť. Dá sa iba premeniť na inú formu energie.
Elektrický budík nás prebudí preto, lebo chemická energia v jeho batérii sa premení na elektrickú energiu. Keď zaznie zvonček, elektrická energia sa mení na zvukovú.
Telefóny menia zvukovú energiu na elektrickú a elektrickú energiu späť na zvukovú.
Keď sa pohybujeme, naše telo premieňa chemickú energiu potravy na pohybovú, čiže kinetickú energiu.
Elektrárne menia chemickú energiu paliva alebo kinetickú energiu tečúcej vody na elektrickú energiu.
Jadrová energia sa dá premeniť na elektrickú energiu. Solárne panely menia energiu slnečného tepla na elektrickú energiu.
Ak jeme priveľa, naše telo uskladní nadbytočnú energiu vo forme tuku.
Naša energia pochádza z potravy, ktorú konzumujeme. Telo premieňa chemickú energiu potravy na rôzne formy chemickej energie a uskladňuje ju.
Auto potrebuje pre svoj chod chemickú energiu uskladnenú v palive. Motor mení chemickú energiu na kinetickú energiu.
Elektrická energia sa mení na svetelnú energiu v žiarovkách a na tepelnú energiu v elektrických ohrievačoch a peciach.
Elektrické pece, hriankovače a žehličky menia elektrickú energiu na tepelnú energiu. Elektrický šľahač mení elektrickú energiu na kinetickú energiu. Televízor mení elektrickú energiu na svetelnú a zvukovú energiu.
Keď počas ohňostroja vybuchujú svetlice, mení sa ich chemická energia na svetelnú, zvukovú a tepelnú energiu.
Potenciálna, uskladnená energia akéhokoľvek telesa, ktoré môže padať, sa pri páde mení na kinetickú energiu.
Pri behu sa iba 25 % chemickej energie v našich svaloch mení na kinetickú energiu. Zvyšok sa mení na tepelnú energiu.
Ľudia potrebujú meniť energiu z jednej formy na inú z rôznych dôvodov. No nie všetka energia sa premieňa na tú formu, ktorú potrebujeme. Pomer medzi množstvom energie, ktorú pri premene dodáme, a energiou, ktorú získame, sa nazýva účinnosť. Vo väčšine áut sa iba jedna štvrtina, čiže 25 % chemickej energie benzínu, mení na pohybovú energiu. Zvyšok sa stráca ako tepelná a zvuková energia. Autá majú asi len 25 % účinnosť.
Teplo a teplota
Teplo je forma energie. Využívame ho každodenne na mnohé účely, ako napr. na vykurovanie, ohrev vody a prípravu jedál.
Tepelná energia nie je nehybná. Šíri sa od teplejších vecí k chladnejším, až pokým nedosiahnu rovnakú teplotu.
Tepelná energia sa šíri tromi spôsobmi: vedením, sálaním a prúdením.
Ak budeš miešať horúci nápoj kovovou lyžičkou, po chvíli bude lyžička horúca, pretože teplo nápoja sa prenieslo do kovu. Tento spôsob prenosu tepla sa nazýva vedenie. V tuhých látkach sa teplo prenáša vedením. V niektorých tuhých látkach, napr. kovoch, sa teplo prenáša veľmi rýchlo. Kovy preto patria medzi dobré vodiče tepla. Iné tuhé látky, napríklad plasty, sú zlé vodiče. Voláme ich izolátory.
Nádoby na varenie sú z kovu, takže dobre vedú teplo k jedlu, ktoré sa v nich pripravuje. Rúčky nádob sú z plastov alebo z dreva, pretože plasty a drevo sú izolátory.
Keď sa dotkneme kovu, cítime, že je studený. Keďže kov je dobrý vodič, teplo z našej ruky prechádza do kovu. Teda nie kov je studený, ale naša ruka stráca teplo.
Šaty nás chránia pred vonkajším chladom tým, že bránia úniku tepla z nášho tela. Je to preto, lebo šaty zadržiavajú vzduch. Teplo tela cez zadržaný vzduch neprejde, lebo vzduch je izolátor.
Sneh je dobrý izolátor, pretože obsahuje veľa vzduchu.
Steny majú štrbiny naplnené vzduchom – izolátorom.
Ľudia si v snehovej víchrici vykopú v snehu diery, v ktorých je teplejšie.
Páperové vetrovky sú teplé, lebo v perí je veľa vzduchu.
Vtáci si v zime načuchrávajú perie, aby v ňom bolo čo najviac vzduchu.
Vlna je teplá, pretože v jej vláknach je veľa vzduchu.
Hrubé zimné odevy zadržiavajú veľa vzduchu.
Asi jedna tretina tepla z domu sa stráca cez strechu, ak nie je dobre izolovaná.
Vzduch medzi dvoma okennými tabuľami slúži ako izolátor.
Cicavce žijúce v chladných oblastiach majú hustú kožušinu , aby zadržala čo najviac vzduchu.
Niekedy, keď ti je zima, naskočí ti husia koža. Všimni si, že sa ti pritom zježia chĺpky. Tým sa zvýši množstvo vzduchu zadržiavaného pri pokožke.
Tak ako nás vzduch chráni pred chladom, tak nás môže chrániť aj pred teplom. V teplých krajoch nosia ľudia voľné odevy, ktoré dovoľujú, aby v nich cirkuloval vzduch. Tým sa zabraňuje tomu, aby sa slnečné teplo prenieslo na ľudské telo.
Na meranie teploty sa používa teplomer.
V teplomere naplnenom ortuťou, pri ohrievaní ortuť stúpa v trubici. Výška ortuťového stĺpca udáva teplotu. Teploty bod bodom mrazu majú znamienko mínus.
Voda vrie pri 100 °C.
Voda mrzne pri 0 °C.
Teplota a tepelná energia nie je to isté. Káva v šálke a voda vo vani majú rovnakú teplotu, ale voda má viac tepelnej energie, pretože jej je viac.
Teplota sa meria v jednotkách nazývaných stupne Celzia (°C) a tepelná energia v jednotkách, ktoré sa nazývajú jouly (J).
Povrch Slnka má teplotu 5 500 °C.
Oceľ sa taví pri teplote 1 427 °C.
Plameň plynového variča má teplotu 600 °C.
Povrch najteplejšej planéty Venuše má teplotu 470 °C.
Najteplejšie miesto na Zemi je Líbya s teplotou 58 °C.
Normálna teplota ľudského tela je 37 °C.
Priemerná izbová teplota je 18 °C.
Najnižšia teplota je -273 °C.
Ako sa ohrieva vzduch a voda
Plyny ako vzduch a kvapaliny ako voda sú spravidla zlé vodiče tepla. To znamená, že ak sú v uzavretom priestore, kde sa nemôžu pohybovať, teplo cez ne dobre neprechádza. No ak plyny alebo kvapaliny majú možnosť pohybu, sú schopné prenášať tepelnú energiu.
Radiátor dokáže vyhriať celú miestnosť, pretože vzduch v miestnosti sa môže pohybovať. Keď radiátor zapneme, pohybujúci sa vzduch prenáša tepelnú energiu od radiátora do všetkých častí miestností.
Tepelná energia sa šíri prúdením aj cez kvapaliny. Keď ohrievame hrniec s vodou, najprv sa ohreje hrniec. Ten sa ohreje vedením tepla. Teplý hrniec potom ohreje časť vody, ktorá je s ním v priamom dotyku. Ohriata voda stúpa a jej miesto zaberá studená voda. Je to preto, lebo teplá voda je ľahšia ako studená. Voda v hrnci začne cirkulovať, vzniká prúdenie, až sa nakoniec ohreje celý obsah hrnca.
Podrž kus jemného papiera nad zapnutým radiátorom a pozoruj, ako ho prúdenie vzduchu rozvlní.
Pozri sa na niečo horúce. Vzduch nad touto vecou sa akoby chveje. Je to horúci, ľahší vzduch, stúpajúci cez chladnejší vzduch.
Keď je veľmi horúco, povrch cesty sa niekedy tak ohreje, že nad ním vidíme horúci vzduch.
To, že dym z vatry stúpa, spôsobuje prúdenie. Často vidíme, že v ňom poletujú jemné časti popola.
Pri výbuchu sopky vzniká veľmi silné prúdenie, ktoré vynesie popol a prach vysoko nad zem. V roku 1980 vybuchla sopka Mount St. Helen v USA. Oblak popola sa dostal do výšky 9 km nad zemou a úplne zatienil slnko.
Vietor nie je nič iné ako pohybujúci sa vzduch. Vzniká prúdením nad povrchom Zeme. Súš sa ohrieva rýchlejšie ako more. Keď je horúci slnečný deň, teplý vzduch nad pevninou stúpa a studený vzduch od mora sa presúva na jeho miesto. Súš sa aj ochladzuje rýchlejšie ako more, takže v noci sa smer prúdenia obráti. Teplý vzduch nad morom stúpa a uvoľňuje priestor studenému vzduchu z pevniny.
Vetroň sa dostane do vzduchu pomocou motorového lietadla, od ktorého sa potom odpúta. Piloti vetroňov často nájdu termické prúdy tak, že pozorujú let vtákov.
Vetroň nemá motor, ktorý by ho poháňal, no i tak dokáže preletieť veľkú vzdialenosť, ba i stúpať vyššie. Je to preto, lebo vďaka prúdeniu teplý vzduch od zemského povrchu stúpa k oblohe. Letci ho nazývajú termický prúd. Od toho, či sa pilotovi vetroňa podarí takéto prúdy nájsť, závisí dĺžka jeho letu.
Dážďovníky prvé dva až tri roky strávia vo vzduchu. Jedia i pijú počas letu. V noci odpočívajú na termických prúdoch vysoko nad zemou. Na zem zostúpia, až keď majú mať mláďatá.
Tepelné lúče
Keď stojíme na slnku, cítime teplo slnečného svetla, pretože prijímame tepelnú energiu zo Slnka. Kým dosiahne Zem, putuje toto teplo 150 miliónov kilometrov vesmírom. Tepelná energia Slnka sa nemôže dostať na Zem vedením alebo prúdením, lebo vesmír je prázdny. Teplo putuje na Zem v neviditeľných lúčoch vyžarovaných Slnkom. Keď sa teplo šíri týmto spôsobom, hovoríme o šírení tepla žiarením alebo sálaním.
Teplota v strede Slnka dosahuje 16 miliónov °C.
Našu Zem ohrieva Slnko.
Väčšinu slnečného tepla pohltí atmosféra, ktorá obklopuje Zem.
Na povrch Zeme dopadne menej ako jedna milióntina celkového slnečného žiarenia.
Časť tepla sa od Zeme odráža.
Časť svojho tepla Zem vyžaruje.
Časť slnečného tepla Zem prijme, čiže absorbuje.
Keby sa časť tepla nevyžarovala naspäť do vesmíru, Zem by bola stále teplejšia a teplejšia. Mračná pomáhajú teplo v Zemi udržať, no súčasne čiastočne bránia prístupu tepelného žiarenia zo Slnka.
V grile sa jedlo pripravuje tepelným žiarením. Jedlo absorbuje, čiže pohlcuje tepelné lúče grilu.
Gril je horúci aj po vypnutí dovtedy, kým sa všetko teplo nevyžiari do okolia.
Tepelné lúče sa tiež nazývajú infračervené lúče. Teplo sa dá vyfotografovať pomocou špeciálnej infračervenej kamery. Jednotlivé farby znázorňujú množstvo tepla, ktoré vyžarujú fotografované veci. Horúce predmety vyžarujú viac tepla ako chladné predmety.
Čím viac tepelných lúčov niečo pohlcuje, tým je to teplejšie. Veci, ktoré časť žiarenia odrazia, sa tak veľmi neohrejú. Niektoré povrchy pohlcujú viac tepelných lúčov ako iné povrchy. Matné a tmavé plochy pohlcujú viac tepelných lúčov ako lesklé a svetlé plochy, od ktorých sa lúče odrážajú.
Čierne veci sa na slnku ohrejú viac ako biele.
V teplých krajinách natierajú ľudia steny domov nabielo, aby sa teplo od nich odrážalo.
Okolo Mesiaca nie je nijaká atmosféra, ktorá by pohlcovala tepelné slnečné žiarenie. Z toho vyplýva, že Slnko tam hreje oveľa silnejšie. Kozmonauti preto nosia lesklé skafandre, ktoré slnečné teplo odrážajú.
Čierne veci pohlcujú oveľa viac žiarenia ako biele veci. Sneh sa na slnku roztopí skôr, ak ho posypeme sadzami.
Vedci, ktorí skúmajú počasie, sa volajú meteorológovia. Pri predpovedaní počasia im pomáhajú infračervené snímky z družíc. Sú dva druhy meteorologických družíc: geostacionárne a polárne. Geostacionárne nehybne „visia“ vo výške 35 000 km nad rovníkom. Polárne družice obiehajú okolo Zeme po dráhe, ktorá vedie ponad severný a južný pól. S ich pomocou sa dá vyfotografovať celý povrch Zeme, ktorá sa pod nimi otáča okolo svojej osi.
Niektoré poplašné zariadenia na ochranu pred zlodejmi využívajú infračervené lúče. Vyvolajú poplach vtedy, keď snímače zaznamenajú teplo vyžarované teplom zlodeja.
Energia a život
Živý svet rastlín a zvierat sa rozprestiera od dna najhlbších oceánov až po vrchol najvyššej hory. Všetky rastliny i živočíchy potrebujú energiu, aby sa udržali pri živote. Potrebnú energiu získavajú z potravy. Takmer všetka potrava je závislá od slnečnej energie.
Zelené rastliny sú schopné meniť svetelnú energiu Slnka na chemickú energiu, ktorá im slúži ako potrava. Sú to jediné živé organizmy, ktoré to dokážu.
Niektoré zvieratá jedia zelené rastliny, pričom neskôr sa samy stávajú zdrojom potravy pre iné zvieratá. Takto slnečná energia prechádza z jedného živého organizmu do iného. Hovoríme tomu potravinový reťazec.
Takmer tri štvrtiny Zeme pokrývajú moria. Žijú v nich drobné rastliny nazývané planktón, ktoré dodávajú do vzduchu okolo troch štvrtín zemského kyslíka. Najväčšie z nich majú veľkosť asi 1 mm, najmenšie sú päťdesiat krát menšie.
Zvieratá jedia rôzne druhy potravy, a tak každé zviera patrí do mnohých rôznych potravinových reťazcov. Niekoľko potravinových reťazcov, ktoré podmieňujú život mnohých rôznych rastlín a zvierat, voláme potravinová sieť. Akákoľvek zmena jednej časti potravinovej siete ovplyvní život ostatných organizmov, ktoré do nej patria.
Zelené rastliny si pripravujú potravu samy. Prijímajú slnečné svetlo a zo vzduchu plyn oxid uhličitý. Slnečné svetlo a oxid uhličitý sa spája s vodou a chemickou látkou chlorofylom v listoch. To spolu vytvára cukor nazývaný glukóza, ktorý slúži rastlinám ako potrava. Súčasne rastliny vylučujú z listov kyslík. Tento proces voláme fotosyntéza.
Chlorofyl v rastlinách spôsobuje, že sú zelené.
Keď zvieratá jedia zelené rastliny, rastlinný cukor glukóza sa spojí s kyslíkom, ktorý je v ich tele. Tým získajú potrebnú energiu. Súčasne sa tvorí oxid uhličitý a voda. Tento spôsob premeny potravy späť na energiu sa volá dýchanie alebo respirácia.
Vzduch vdychujeme preto, lebo naše telo potrebuje kyslík na respiráciu. Tak získavame energiu. Vydychujeme preto, aby sme sa zbavili oxidu uhličitého a vody, ktorá vzniká pri respirácii. Ak dýchneme na zrkadlo, vydýchnutá voda spôsobí, že sa zrkadlo zahmlí.
Rôzne druhy potravy potrebujeme preto, aby sme boli zdraví. Naša energia pochádza z potravy, ktorá obsahuje uhľohydráty a tuky. Naše telo potrebuje pre svoj rast a ochranu i proteíny, ako aj vitamíny, minerály, vlákninu a vodu.
Energiu využívame na pohyb svalov a udržiavanie telesného tepla.
Cez noc rastliny prijímajú kyslík, vylučujú vodu a oxid uhličitý.
Cez deň si rastliny pripravujú potravu fotosyntézou. V noci, keď nie je svetlo, prijímajú kyslík a získavajú energiu dýchaním, čiže výmenou oxidu uhličitého za kyslík. Množstvo kyslíka a oxidu uhličitého vo vzduchu sa neustále mení. Zelené rastliny sú jediným zdrojom kyslíka na Zemi. Vyrábajú ho cez deň fotosyntézou. Ľudia i zvieratá pre svoj život kyslík nevyhnutne potrebujú. Bez rastlín by preto na Zemi nemohli existovať nijaké živočíchy.
Planéta Zem
Zem vznikla približne pred 4,5 miliardami rokov. Sformovala sa pravdepodobne z ohromného víriaceho mračna prachu a plynov. Mračno sa začalo zhlukovať a zmenilo sa na guľu horúcich tekutých hornín. Keď sa povrch ochladil, premenil sa na tuhú kôru, z ktorej vyrážali oblaky vodnej pary a plynov. Silné dažde z týchto oblakov zaplavili Zem a vytvorili prvé moria.
Vzdialenosť Zeme od Slnka zabezpečuje primeranú teplotu pre existenciu života.
Fosílie sú zvyšky pravekých rastlín alebo zvierat zachovaných v horninách. Ich skúmaním dokážu vedci vytvoriť obraz života, aký bol pred miliónmi rokov.
Súš pozostáva zo siedmych kontinentov. V priebehu miliónov rokov sa kontinenty pomaly posúvali na povrchu Zeme. Tento pohyb sa nazýva kontinentálny drift.
Povrch Zeme sa mení ešte aj dnes. Každý rok sa Atlantický oceán rozšíri o 40 mm. O milión rokov bude širší o 40 km.
Moriam trvalo milióny rokov, než sa stali slanými. Dažďové vody a vody z topiaceho sa snehu postupne rozpúšťali soľ v horninách a splavovali ju do morí.
Zem je jedna z ôsmych planét obiehajúcich okolo Slnka. Spolu tvoria našu slnečnú sústavu.
Slnko je hviezda, rovnaká ako tie, ktoré vidíme večer na oblohe. Vyzerá oveľa jasnejšie, pretože je bližšie.
Vedci predpokladajú, že Slnko vzniklo asi pred 5 miliardami rokov, keď sa obrovské mračno plynov začalo zhlukovať a otepľovať.
Slnko je od nás vzdialené 150 miliónov km. Ďalšia najbližšia hviezda je vzdialená 40 biliónov km.
Hviezdy vytvárajú skupiny, ktoré voláme galaxie. V každej galaxii sú milióny hviezd a vo vesmíre sú milióny galaxií. Naša slnečná sústava je v galaxii, ktorá sa volá Mliečna cesta.
Zemská kôra sa skladá z ohromných oddelených blokov nazývaných dosky, ktoré plávajú na horúcej magme. Dosky zapadajú do seba ako časti obrovskej skladačky.
Tam, kde sa v priebehu miliónov rokov pohybovali dosky proti sebe, časti kôry sa vysunuli nad protiľahlé horniny, čím vznikli pohoria.
K väčšine zemetrasení dochádza na miestach, ktoré ležia na okrajoch dosiek, kde sa nachádzajú praskliny, ktoré voláme zlomy. Príčinou zemetrasení sú pohyby platní a zemskej kôry.
Okraj pevniny zatopený do hĺbky okolo 200 m sa volá pevninový šelf. Ďalej od pobrežia sa hĺbka postupne zväčšuje. Priemerná hĺbka oceánov je 5 000 m.
Väčšina sopiek sa nachádza pod morom, na miestach pri okrajoch dosiek, ktoré sú zvyčajne pod vodou.
Zemská kôra sa neustále obnovuje. Roztavená hornina sa tlačí z vnútra Zeme von popri okrajoch dosiek, čím vznikajú na dne oceánov brázdy.
Zem sa nezväčšuje, takže pri vytváraní novej kôry je stará kôra zatláčaná späť do plášťa. V miestach, kde k tomu dochádza, vznikajú hlbokooceánske priekopy. Najhlbšia je Mariánska priekopa v Tichom oceáne. Nachádza sa 11 km pod hladinou.
Sopka je miesto, kde rozžeravené a roztavené horniny vystupujú z vnútra Zeme v podobe lávy. Láva pri ochladzovaní tuhne a vytvára sopečné pohoria.
Zemská kôra je v priemere hrubá asi 35 km. Pod Himalájami má hrúbku 70 km.
Stred Zeme sa volá jadro. Je asi tak horúce ako Slnko, okolo 5 000 °C.
Doteraz najhlbší vrt má hĺbku 13 km a teplota v ňom dosahuje 200 °C.
Kôra pod morom má hrúbku okolo 6 km.
Vrchná vrstva plášťa je horúca tekutá hornina, ktorá sa volá magma. Na nej pláva zemská kôra.
V našej slnečnej sústave je spolu 47 mesiacov. Okolo Zeme obieha iba jeden Mesiac, ale Jupiter ich má až 17.
Zem je obrovská guľa hornín. Skladá sa z troch častí: kôry, plášťa a jadra.
Zem je obklopená vrstvou vzduchu hrubou asi 10 000 km, ktorú voláme atmosféra. Vzduch je zmesou plynov. Najdôležitejšie plyny sú dusík, kyslík, argón a oxid uhličitý.
Atmosféru udržiava pri Zemi gravitačná sila. S narastajúcou výškou vzduchu ubúda a atmosféra plynule prechádza do vesmírneho priestoru, ktorý je vzduchoprázdny.
Ionosféra má hrúbku asi 450 km. Pomocou nej sa šíria okolo Zeme rádiové vlny, ktoré sa od ionosféry odrážajú.
Prúdové lietadlá lietajú v najnižšej časti atmosféry, v stratosfére. Jej hrúbka je okolo 45 km a zmena počasia na Zemi nemá na ňu vplyv.
Vo výške asi 20 km nad Zemou sa nachádza tenká vrstva plynu ozónu. Ozón chráni Zem pred škodlivými ultrafialovými lúčmi slnečného žiarenia.
Spodná vrstva atmosféry sa volá troposféra. Má hrúbku okolo 10 km. Tu sa odohrávajú všetky deje, ktoré ovplyvňujú počasie.
Atmosféra pôsobí ako izolačná vrstva medzi Zemou a Slnkom. Cez deň chráni Zem pred spaľujúcim slnečným teplom, v noci je ako prikrývka, ktorá udržiava na Zemi slnečné teplo nahromadené v priebehu dňa.
Palivá
Ľudstvo potrebuje obrovské množstvo energie na pohon strojov v továrňach i pre domácnosti. Väčšina energie pochádza z troch palív: ropy, uhlia a plynu. Používajú sa na vykurovanie domov, pohon automobilov i na výrobu elektriny. Ropu, uhlie a plyn voláme fosílne palivá, pretože vznikli zo zvyškov pravekých rastlín a živočíchov.
Asi pred 300 miliónmi rokov bola Zem pokrytá močaristými pralesmi s množstvom obrovských rastlín. Odumreté rastliny zakrylo bahno. Bahno postupne stvrdlo na kameň. Zahnívajúce rastliny sa dostali medzi vrstvy ťažkých skalných hornín, kde okrem vysokého tlaku na ne pôsobilo i teplo vnútra Zeme. Počas miliónov rokov sa rastliny premenili na uhlie.
Uhlie sa dobýva na povrchu i v baniach hlboko pod zemou. Baníci na odstrel uhoľných stien využívajú trhaviny a na drvenie uhlia používajú stroje.
Ak si pozorne prezrieš kusy uhlia, možno sa ti podarí nájsť skamenený list spred mnohých miliónov rokov.
Ropa a plyn vznikali milióny rokov. Pochádzajú z pozostatkov drobných živočíchov, ktoré žili v pravekých moriach. Plyn sa vytváral zahnívaním odumretých organizmov.
Ropa sa ťaží pomocou vrtov do ložísk. Niekedy ropa z vrtu prúdi sama, inokedy ju treba čerpať.
Takmer polovica svetovej zásoby ropy sa nachádza pod morským dnom. Ťaží sa pomocou obrovských vrtných plošín, ktoré patria medzi najväčšie konštrukcie na svete.
Vrtné plošiny sa tak isto používajú na ťažbu plynu. Vyťažený plyn sa potom prepravuje potrubím do zásobníkov na pobreží.
Uhlie, ropa a plyn sa nenachádzajú pod zemským povrchom vždy v tej istej hĺbke. Je to preto, lebo zemská kôra sa v priebehu miliónov rokov menila. Miesta, ktoré sú dnes na súši, boli kedysi morami, a naopak, dnešné moria boli v minulosti súšou.
Fosílne palivá pokrývajú tri štvrtiny spotreby energie ľudstva. Vznikali milióny rokov, takže keď sa vyčerpajú, nemožno ich obnoviť. Svetové zásoby uhlia sa využívajú už niekoľko sto rokov. Odhaduje sa, že nám pravdepodobne vydržia ďalších tisíc rokov. Ropu začali ľudia využívať až po vynáleze spaľovacieho motora, asi pred 100 rokmi. V súčasných náleziskách sa nachádza ropa, ktorá by mala vystačiť ešte na 30-40 rokov.
Spaľovaním uhlia získavame teplo. Z uhlia sa však dajú získať aj iné užitočné veci. Dá sa z neho vyrobiť mydlo, farbivá, voňavky, farby, decht a mnohé chemikálie.
Z ropy sa okrem nafty a benzínu dá získať veľa užitočných chemikálií. Ropa sa spracováva v rafinériách, kde z nej postupne oddeľujú jednotlivé zložky.
Najdlhší ropovod na svete meria 2856 km. Začína v Edmontone v Kanade a končí v meste Buffalo v USA.
Aby sme z fosílnych palív získali energiu, musíme ich spaľovať. Teplo horiaceho paliva sa dá využiť na ohrev alebo na pohon motora.
Pri spaľovaní fosílnych palív dochádza k znečisťovaniu ovzdušia. Dym a plyny škodia tak ľuďom, ako aj zvieratám a rastlinám.
Keď sa v motoroch áut spaľuje benzín, z výfukov sa dostáva do vzduchu veľmi jedovatý plyn oxid uhoľnatý. Drobné čiastočky sadzí z horiaceho uhlia tiež znečisťujú ovzdušie. Pri spaľovaní uhlia uniká z komínov aj oxid síričitý. Spôsobuje kyslé dažde, ktoré poškodzujú lesy a ostatné rastliny. Majú nepriaznivý vplyv aj na kovy a kamenné stavby.
Jadrová energia sa využíva na výrobu elektriny. Energia pochádza z uránu, ktorý patrí medzi vzácne kovy a nachádza sa v uránovej rude. Energia sa z neho neuvoľňuje spaľovaním, ale štiepením jadra atómu uránu.
Pri výrobe elektriny pomocou jadrovej energie vzniká jadrový odpad. Vydáva dlhodobo, až niekoľko tisíc rokov, veľmi nebezpečné rádioaktívne žiarenie.
Keďže jadrový odpad poškodzuje všetko živé, zakopáva sa hlboko pod zem. Mnoho ľudí sa však obáva, že by aj odtiaľ mohol znečisťovať naše životné prostredie.
Alternatívne zdroje energie
Fosílne palivá znečisťujú ovzdušie a ich zásoby sú obmedzené. Ľudia sa preto snažia nájsť nové formy energie na výrobu elektriny a pohon strojov. Energia, ktorá nepochádza z ropy, uhlia, plynu alebo jadra atómu, sa nazýva alternatívna energia. Jej zdrojom je väčšinou voda, slnko a vietor.
Energia tečúcej vody sa využíva na výrobu elektriny vo vodných elektrárňach, ktoré voláme tiež hydroelektrárne. Dodávajú asi 6 % elektrickej energie, ktorá sa na svete vyrába. Keďže voda pochádza z dažďa a topiaceho sa snehu, nikdy sa neminie. No iba krajiny, ktoré majú veľa vody, môžu vyrábať elektrinu týmto spôsobom. Patria k nim škandinávske krajiny, Severná Amerika a taktiež aj krajiny bývalého Sovietskeho zväzu.
Energiu morských vĺn na výrobu elektriny ako prví využili Japonci pred viac ako 20 rokmi.
Aj energia prílivu a odlivu sa dá využiť na výrobu elektriny. Voda sa v čase prílivu zachytí pomocou hrádze a počas odlivu vyteká späť do mora cez obežné kolesá turbín. Prvú elektráreň tohto druhu postavili Francúzi pri ústi rieky Rance v roku 1966. Poskytuje dostatok elektriny pre mesto s 300 000 obyvateľmi.
Po tisíce rokov poháňal vietor plachetnice a veterné mlyny. Dnes sa veterné mlyny využívajú na výrobu energie.
Prvú vodnú elektráreň postavili v roku 1882. Dokázala však rozsvietiť iba 250 žiaroviek.
Solárne panely sú čierne, aby pohlcovali slnečné teplo. Voda sa ohrieva v rúrkach, ktoré prechádzajú panelmi.
Slnečná energia, cudzím slovom solárna energia, sa dá meniť na elektrickú energiu v solárnych článkoch, alebo ňou môžeme ohrievať vodu.
Existujú domy, ktoré sú slnkom vykurované. Majú solárne panely, ktoré zachytávajú slnečnú energiu, aj keď je oblačno.
Množstvo energie, ktoré k nám zo Slnka každý rok prichádza, je 10 000-krát väčšie, ako ľudia potrebujú.
Solar Challenger, prvé lietadlo na slnečný pohon, preletelo kanál La Manche v roku 1981. Bolo vo vzduchu 5½ hodiny a prekonalo 262 km.
Veterné mlyny neznečisťujú vzduch, ale sú veľké a hlučné. Na výrobu väčšieho množstva elektriny ich musí byť veľa, takže zaberú veľké plochy zeme.
Prúd horúcej pary a vody, ktorá vystrekuje zo zeme, sa volá gejzír.
Viac ako polovica ľudí na Islande má teplú vodu z geotermálnych zdrojov.
Vnútro Zeme je veľmi horúce. Na každých 100 m hĺbky stúpa teplota o 3 °C. v niektorých miestach, zvlášť blízko zlomov, horúca voda vyviera na povrch. Táto forma energie sa volá geotermálna energia. Dá sa využiť na vykurovanie i na výrobu energie.
Prečo sa veci pohybujú?
Nič sa nepohybuje samo od seba. Predmety sa hýbu len vtedy, keď ich niečo tlačí alebo ťahá. To niečo sa nazýva sila. Ak niet sily, ktorá by pôsobila, predmety sa nehýbu, alebo sa pohybujú rovnomernou rýchlosťou tým istým smerom. Existuje veľa druhov sily.
Na veci, ktoré plávajú na hladine, pôsobí sila nazývaná vztlak.
Magnet priťahuje niektoré kovy magnetickou silou.
Gravitačná sila priťahuje všetko k Zemi.
Sila môže zrýchliť pohyb predmetu. Zrýchlenie sa tiež nazýva akcelerácia. Čím väčšia je sila, tým väčšie je zrýchlenie.
Pri napínaní luku v ňom vzniká sila, ktorou sa luk bráni proti zmene svojho tvaru. Vzniká v ňom napätie.
Kvapku vody udržiava spolu sila, ktorú voláme povrchové napätie.
Napätie vzniká i pri stláčaní pružných predmetov.
Ak po sebe posúvame dve veci, ich posuv spomaľuje sila nazývaná trenie.
Sila môže zmeniť smer pohybu predmetu.
Sila môže dať do pohybu veci, ktoré sa nehýbu, alebo môže zmeniť rýchlosť pohybujúcej sa veci.
Silu meriame v jednotkách nazývaných newton (N) na pružinovej váhe. Sila pružinu rozťahuje. Čím je sila väčšia, tým sa pružina viac roztiahne.
Sila môže zmeniť tvar veci.
Ak si budeš chvíľu česať vlasy hrebeňom z plastu, môžeš ním neskôr zodvihnúť malé kúsočky papiera. Pohybom hrebeňa po hlave sa v ňom nahromadí elektrická sila, ktorá papieriky priťahuje.
Pri preťahovaní lanom sa sila každého člena družstva, ktorá ťahá lano jedným smerom, pričíta k sile ostatných členov, čím vznikne väčšia sila. Keď je sila oboch družstiev ťahajúcich lano opačnými smermi rovnaká, všetci stoja na mieste. Keď jedno družstvo potiahne lano silnejšie, rovnováha síl sa poruší. Potom sa obe družstvá pohybujú smerom silnejšieho kolektívu.
Keď sa bicykel pohybuje rovnomernou rýchlosťou po rovnej ceste, sila, ktorá ho poháňa, je vyvážená silou trenia, pôsobiacou proti nej. Ak cyklista šliapne do pedálov, bicykel ide rýchlejšie. Sila, ktorá ho ženie vpred, je väčšia ako sila trenia, ktorá ho spomaľuje. Ak cyklista krúti pedálmi menej usilovne, bicykel spomaľuje. Sila trenia spomaľujúca rýchlosť bicykla je väčšia ako hnacia sila jeho nôh.
Sily sa vždy vyskytujú v dvojiciach. Plavec tlačí vodu späť, čo mu umožňuje pohyb vpred. Sila, ktorá tlačí vodu späť, sa volá akcia, a sila, ktorá pôsobí proti nej a posúva plavca vpred, je reakcia. Každá akcia vyvoláva rovnakú, ale opačnú reakciu. To znamená, že vždy keď nejaká vec pôsobí na inú vec nejakou silou, sila rovnakej veľkosti pôsobí opačným smerom.
Na plachetnici zo 16. storočia sa nedalo vystreliť naraz zo všetkých diel, ktoré boli na jednom jej boku. Výstrely by vyvolali takú veľkú reakciu. Že loď by sa prevrátila.
Trenie
Ak skúšame posunúť jemným tlakom knihu po stole, spočiatku sa nepohne. V pohybe jej bráni sila, ktorú voláme trenie. Až keď ju potlačíme silnejšie, začne sa posúvať. No jej posun vpred brzdí sila trenia. Trenie spôsobuje, že sa veci prestanú pohybovať, alebo sa ich pohyb spomaľuje.
Žiadny povrch nie je dokonale hladký. Aj keď niečo hladko vyzerá, ako napr. kov, pod mikroskopom na ňom objavíme veľa nerovností. Na drsných povrchoch je trenie väčšie ako na hladkých. Pri písaní trenie spôsobuje, že sa tuha ceruzky „odiera“ o papier. No skúsme písať na sklo. Sklo je hladšie ako papier, trenie je menšie, a tak ceruzka dobre nepíše.
Trenie medzi brzdovými vložkami na bicykli a rámom kolesa zastaví otáčajúce sa koleso.
Brzdy brzdia vďaka treniu. Čím silnejšie ich stlačíme, tým viac tlačia brzdové vložky na kolesá a tým skôr zastavíme.
Obuv horolezcov má gumové podrážky s hrubým vzorom. Trenie medzi obuvou a skalou zabraňuje kĺzaniu topánok pri lezení.
Cesty i pneumatiky sa robia s drsným povrchom, aby medzi nimi bolo čo najväčšie trenie. Tým sa zabraňuje šmyku.
Nákladné autá spotrebujú viac paliva ako osobné. Ťažký náklad pritláča ich kolesá silnejšie na cestu, čím sa trenie zvyšuje.
Medzi pohyblivým dielcami motorov je vždy trenie. Stroje potrebujú energiu aj na prekonanie sily trenia. Keďže sa časti strojov o seba trú, opotrebúvajú sa.
Keď si šucháš ruky, cítiš teplo, ktoré vzniklo trením. Čím silnejšie si ich šúchaš, tým sú teplejšie. Energia, ktorú použiješ na prekonanie trenia, sa mení na teplo. To zapríčiňuje, že pracujúce stroje sú horúce.
Mazadlo, ako napríklad olej, zmenšuje trenie. Keď ľudia vynašli koleso, začali ho používať miesto brvien.
Na hladkom povrchu sa lepšie tancuje ako na drsnom, pretože trenie je tam menšie.
Ak medzi pohybujúce sa časti strojov dáme hustú kvapalinu, akou je olej, časti sa nebudú o seba trieť. Tým sa zmenšuje trenie. Menšie trenie znamená nižšiu spotrebu energie i menšie opotrebenie strojov.
Už pred tisícami rokov ľudia zistili, že ťažké náklady ľahšie premiestnia tak, ak ich valia na brvnách, miesto toho aby ich vliekli po zemi. Pri valení je menší odpor ako pri vlečení.
Veci, ktoré majú hladký povrch, nazývame aerodynamické.
Iný spôsob, ako zmenšiť trenie v strojoch, je použitie guľkových ložísk. Sú to malé guľky, ktoré sa valia po súčiastkach strojov a menia vlečné trenie na menšie valivé trenie.
Trenie medzi pohybujúcou sa vecou a okolitým vzduchom voláme odpor vzduchu. Veľkosť odporu vzduchu závisí od tvaru veci. Autá majú taký tvar, aby ich vzduch hladko obtekal a odpor vzduchu bol čo najmenší.
Lode i ponorky si razia cestu vodou. Trenie medzi trupom a vodou ich pohyb spomaľuje. Vznášadlo sa pohybuje na vzduchovej poduške. Vrstva vzduchu, ktorú pod vznášadlo vháňajú dúchadlá, oddeľuje vznášadlo od zeme alebo vody, takže trenie je oveľa menšie. Vznášadlo preto dosahuje vyššiu rýchlosť ako obyčajné lode.
Keďže vesmír je vzduchoprázdny, nedochádza tam ani k treniu, ktoré by veci spomaľovalo. Kozmické lode zapínajú motory len pri manévrovaní. Do zemskej atmosféry sa však vracajú takou rýchlosťou, že sa rozžeravia do červena. Spôsobuje to trenie vzduchu o ich povrch.
Gravitácia
Ak niečo, čo držíme v ruke, pustíme, padá to nadol. Existuje totiž neviditeľná sila, nazývaná gravitačná sila, ktorá všetko priťahuje k Zemi. Túto silu voláme aj tiažová sila alebo tiaž. Bez gravitácie by sa veci na zemskom povrchu neudržali. Vzniesli by sa zo Zeme do vesmíru.
Gravitácia zrýchľuje jazdu dolu kopcom; ťahá nás späť, ak ideme do kopca; priťahuje všetko smerom do stredu Zeme; núti všetko padať na zem; udržiava Mesiac na obežnej dráhe okolo Zeme; udržiava nás na zemskom povrchu; udržiava atmosféru tam, kde má byť; udržiava všetky planéty na obežných dráhach okolo Slnka.
Raketové motory musia byť dostatočne výkonné, aby prekonali gravitáciu.
Zákony gravitácie objavil ako prvý Isaac Newton asi pred 300 rokmi. Gravitačná sila je sila, ktorou sa telesá vzájomne priťahujú. My však pociťujeme iba gravitačnú silu veľmi veľkých telies, ako je napr. naša Zem. Ak niečo vážime, meriame gravitačnú silu, ktorou Zem váženú vec priťahuje. Čím ďalej sme od stredu Zeme, tým je jej príťažlivá sila menšia. Na vrcholoch vysokých hôr vážia teda veci o niečo menej.
Na každej veci možno označiť bod, ktorý voláme ťažisko. Na podnose je to napríklad miesto, kam musíme podložiť ruku, aby sme ho udržali vo vodorovnej polohe. Veci, ktoré sú hore ťažké, majú ťažisko vysoko, a preto sa ľahko prevrátia.
Hladina morí pravidelne stúpa a klesá v čase prílivu a odlivu. Spôsobuje to príťažlivosť Mesiaca, ktorý priťahuje moria, ktoré sú priamo pod ním.
Keď niečo vážime, chceme v skutočnosti vedieť, koľko toho naozaj je, čiže hmotnosť veci. Hmotnosť telesa je všade vo vesmíre rovnaká , zatiaľ čo tiaž je vždy iná ako na Zemi. Inými slovami, ak sa teleso ocitne na inej planéte, jeho tiaž sa zmení.
Hmotnosť telies zisťujeme vážením na váhach. Váhy sú zariadenia na určovanie hmotností vecí podľa tiaže, ktorou veci pôsobia na podložku. Hmotnosť sa udáva v kilogramoch, tiaž, ako každú silu, meriame v Newtonoch (N).
Na Zemi je tiaž kozmonauta 600 N a jeho hmotnosť 60 kg. Na Mesiaci bude jeho tiaž 100 N, no jeho hmotnosť zostane stále 60 kg. Je to preto, lebo príťažlivá sila Mesiaca je šesťkrát menšia ako príťažlivá sila Zeme. Príťažlivá sila Jupitera je 264-krát väčšia ako príťažlivá sila Zeme. Tam by bola tiaž nášho kozmonauta 158 400 N. jeho hmotnosť, 60 kg, sa však ani tam nezmení.
Asi pred 400 rokmi si Galileo Galilei všimol, že telesá počas pádu zvyšujú svoju rýchlosť. Zistil, že ťažké i ľahké predmety rovnakého tvaru a veľkosti dopadnú na zem za ten istý čas. Gravitácia na nich pôsobí rovnako.
Predmety nerovnakého tvaru a rôznej veľkosti padajú rôznou rýchlosťou. Padák, vďaka svojmu tvaru a veľkosti, klesá k zemi pomaly. Vzduch kladie klesajúcemu padáku odpor. Človek bez padáka padá oveľa rýchlejšie, lebo jeho plocha je menšia. Odpor vzduchu je teda tiež menší. Čím rýchlejšie niečo padá, tým je odpor vzduchu väčší. Nakoniec sa veľkosť odporu vzduchu vyrovná gravitačnej sile. Potom sa už rýchlosť pádu nemení. Je konštantná.
Keby nebol vzduch, nebol by ani odpor vzduchu. Všetky telesá by padali rovnako, stále rýchlejšie a rýchlejšie. Hovoríme tomu voľný pád.
Priamo vpred
Veci sa pohybujú preto, lebo ich tlačí alebo ťahá nejaká sila. Keď je niečo v pohybe, tak každá zmena rýchlosti alebo smeru nastáva iba pôsobením ďalšej sily. Keby na pohybujúci sa predmet nepôsobila žiadne sila, pokračoval by v pohybe tou istou rýchlosťou a tým istým smerom donekonečna.
Zrýchľovanie sa označuje aj cudzím slovom akcelerácia.
Sila motora ženie auto vpred. Čím je motor výkonnejší, tým je zrýchlenie väčšie.
Čím sú veci ťažšie, tým väčšia sila je potrebná na ich zrýchlenie.
Sila trenia v brzdách auto spomaľuje. Rýchle autá musia mať silné brzdy, aby mohli rýchlo spomaliť.
Ak odmeriame dráhu, ktorú auto prešlo za určitý čas, zistíme jeho rýchlosť.
Rýchlosť sa meria počítaním metrov, ktoré auto prejde za jednu sekundu (m/s), alebo kilometrov za jednu hodinu (km/h).
Veci, ktoré majú veľkú hmotnosť, majú väčšiu zotrvačnosť ako veci s malou hmotnosťou.
Veci, ktoré sa nehýbu, majú snahu zotrvať v pokoji. Veci, ktoré sa pohybujú, majú snahu zotrvať v pohybe. Túto vlastnosť voláme zotrvačnosť. Zotrvačnosť majú všetky veci. Čím je ich hmotnosť väčšia, tým majú väčšiu zotrvačnosť. Keď sa autobus pohýna, cítime, že nás čosi vtláča do operadla. Je to zotrvačnosť nášho tela, ktoré má snahu zostať v pokoji. Keď autobus náhle zabrzdí, padáme dopredu, pretože následkom zotrvačnosti naše telo pokračuje v pohybe.
Polož pohár vody na hárok papiera na stôl. Potom papier rýchlo a rázne spod pohára vytiahni. Pohár i papier musí byť suchý a použi nerozbitný pohár. Pohár zostane na svojom mieste vďaka zotrvačnosti. Trik sa podarí iba vtedy, ak papier potiahneš dostatočne rýchlo.
Rozdiel medzi surovým vajcom a vajíčkom natvrdo zistíš pomocou zotrvačnosti. Roztoč obe vajcia na tanieroch. Uprostred točenia ich zastav a rýchlo pusť. Varené vajce ostane stáť, zatiaľ čo surové vajce sa bude otáčať ďalej. Príčinou je zotrvačnosť jeho tekutého vnútra.
Sila úderu uvedie loptu do pohybu. Lopta potom pokračuje v pohybe sama. Keď sa raz nejaká vec uvedie do pohybu, v pohybe pokračuje. Hovoríme, že má hybnosť. Čím silnejšie udrieme do lopty, tým väčšia bude hybnosť a tým ďalej dopadne. Čím je lopta ľahšia, tým je jej hybnosť menšia. Pingpongová loptička má menšiu hybnosť ako baseballová. Ak letiaca lopta narazí do inej lopty, hybnosť prvej lopty uvedie druhú loptu do pohybu. Ak letiacu loptu chytíme, jej hybnosť dá do pohybu i nás, avšak len nepatrne, pretože naše telo je oveľa ťažšie ako lopta. Keď skáčeme, naša hybnosť dá do pohybu celú zemeguľu. Je to preto, lebo Zem je 100 000 000 000 000 000 000 000-krát ťažšia ako my, jej pohyb je veľmi, veľmi nepatrný a nebadáme ho.
Najrýchlejšie suchozemské zviera na svete je gepard, ktorý beží rýchlosťou viac ako 100 km/h. Vie zrýchliť z 0 na 70 km/h za dve sekundy, čo je rýchlejšie ako dokáže väčšina áut.
Kruhový pohyb
Pohyb v kruhu s líši od priamočiareho pohybu. Všetky veci sa pohybujú priamočiaro, pokiaľ ich iná sila neprinúti zmeniť smer. Ak sa teleso pohybuje po kruhovej dráhe, znamená to, že neustále mení svoj smer, čiže musí existovať nejaká sila, ktorá teleso na kruhovej dráhe udržiava. Táto sila sa volá dostredivá sila.
Ak niečo roztočíme okolo seba, dostredivá sila, ktorá udržiava vec v kruhu, pochádza z nášho ramena. Ak roztočenú vec pustíme, sila, ktorá nám napínala rameno, prestane pôsobiť. Vec sa bude ďalej pohybov
ať priamočiaro.Ak roztočíš vedro plné vody dostatočne rýchlo, voda sa z vedra nevyleje. Dostredivá sila ju udržiava v kruhovom pohybe. Dostredivá sila pôsobí z dna vedra a tlačí na vodu. Ak vedro neroztočíš primerane rýchlo, voda sa vyleje.
Pri žmýkaní sa bubon práčky rýchlo otáča, pričom sa z bielizne odstraňuje voda. Dostredivá sila pôsobí prostredníctvom bubna, tlačí na bielizeň a udržiava ju v kruhovom pohybe. Voda odteká priamočiarym pohybom cez otvory v bubne.
Sila, ktorá nás pri jazde v kruhu udržiava na dráhe, pochádza z trenia medzi pneumatikami a cestou. Pretekárske dráhy majú klopené zákruty, aby jazdci mohli cez ne prechádzať rýchlejšie. Sklon dráhy zabraňuje šmyku priamym smerom, ku ktorému by pri rovnakej rýchlosti došlo na neklopenej dráhe.
Čím rýchlejšie sa pohybujeme, tým väčšia sila je potrebná na to, aby sme sa pohybovali po kruhovej dráhe. Podobne platí, že čím väčšia je hmotnosť jazdcov, tým väčšia sila je potrená na to, aby sa sane udržali na kľukatej dráhe. Na pohyb po malej kruhovej dráhe je potrebná väčšia sila ako na pohyb po veľkej dráhe. Ostré zákruty sú preto nebezpečné.
Pri jazde miernou zákrutou nás v normálnej polohe udržiava trenie medzi naším telom a sedadlom. No v ostrej zákrute sa zošmykneme na okraj sedadla, lebo sila trenia nie je dostatočne veľká na to, aby nás udržala.
Keď lietadlo robí premet, dostredivá sila môže byť tak veľká, že pilot sa cíti štvornásobne ťažší ako normálne.
Veci, ktoré sa pohybujú po kruhovej dráhe, majú práve takú hybnosť ako tie, čo sa pohybujú priamočiaro. Hybnosť udržiava „vĺčika“ vo zvislej polohe. Keď sa „vĺčik“ prestáva otáčať, stráca hybnosť a prevráti sa.
Nad vodou i pod vodou
Označ si výšku hladiny na sklenenej nádobe s vodou. Potom do nej vkladaj kamene a pozoruj, ako vodná hladina stúpa. Kamene vodu z pôvodného miesta vytláčajú.
Ak dvíhame veci, ktoré sú vo vode, cítime, že sú ľahšie ako na suchu. Voda totiž pôsobí na veci určitou vztlakovou silou, ktorá smeruje nahor a veci nadľahčuje. Keď ich z vody vyberieme, sú znova ťažké, pretože ich voda už nenadľahčuje.
Čím sú veci väčšie, tým viac vody vytlačia a tým väčšia sila ich nadľahčuje. Táto sila sa nazýva vztlak.
Kovy majú veľkú hustotu, a preto i malý kus železe je veľmi ťažký. Vo vode klesne na dno, lebo vztlak vody nie je dosť veľký, aby ho udržal. No loď nie je iba veľký kus železa. Jej trup má rozsiahle duté priestory vyplnené vzduchom.
Vzduch v trupe lode spôsobuje, že loď má menšiu hustotu ako voda.
Čím viac vody nejaká vec vytlačí, tým je vztlaková sila vody väčšia.
Vztlak vody udržiava loď nad hladinu.
Na každej lodi sú nákladové značky. Nákladové značky ukazujú, kam má dosahovať vodná hladina v rôznych plavebných podmienkach.
Pri nakladaní lode sa nákladové značky sledujú, aby nedošlo k preťaženiu plavidla. Keby bol náklad príliš ťažký, loď by mala väčšiu hustotu ako voda a potopila by sa.
Kúsok korku na vode pláva, no rovnako veľký kus železa sa potopí. Pritom obe veci, ak sú úplne ponorené, vytlačia rovnaké množstvo vody, pretože majú rovnakú veľkosť.
Korok pláva preto, lebo pri tej istej veľkosti je oveľa ľahší ako železo. Hovoríme, že korok má menšiu hustotu ako železo.
Ak má niečo menšiu hustotu ako voda, tak na vode pláva. Je to preto, lebo vztlak vody je dosť veľký, aby vec udržal na vodou. Ponorky majú možnosť meniť svoju hustotu meniť. Ak naplnia nádrže vzduchom, plávajú nad hladinou. Ak ich naplnia vodou, ponoria sa.
Asi pred 2200 rokmi si Archimedes všimol, že ak vstúpi do plnej vane, voda z nej začne vytekať. Zistil, že veci ponorené do vody sú nadľahčované vztlakovou silou, ktorá je rovnaká ako tiaž vody, čo z plnej nádoby vytečie.
Tak ako vo vode alebo inej kvapaline, môže sa čokoľvek pohybovať i vo vzduchu alebo v inom plyne. Balóny sa vznášajú vo vzduchu, lebo ich hustota je menšia ako hustota vzduchu. Ak kvapneme pár kvapiek jedlého oleja na vodu, olej ostane na povrchu, lebo v porovnaní s vodou má menšiu hustotu.
Slaná voda má vyššiu hustotu ako sladká. Preto lode na mori majú menší ponor ako na jazerách.
V Mŕtvom mori je voda taká slaná, že ľudia môžu na nej nehybne ležať. Dokonca si môžu posediačky čítať knihu.
Vodná hladina má akýsi povlak, ktorý je dostatočne pevný, aby uniesol drobný hmyz. Tento povlak sa volá povrchové napätie. Je to práve povrchové napätie, ktoré spôsobuje, že kvapka vody drží pohromade.
Ak dáme do vody mydlo, znížime tým jej povrchové napätie. Povlak sa stane pružnejším, čo nám umožňuje robiť z mydlovej vody bubliny.
Tlak
Nohy sa nám budú zabárať do snehu, ak našu hmotnosť nerozložíme na väčšiu plochu tým, že si nasadíme lyže alebo snežnice. Hmotnosť nášho tela potom tlačí na každý kúsok snehu pod nami menej. Sila, ktorá tlačí na určitú plochu, sa volá tlak.
Napusť do balóna trochu vody a špagátom uzavri plniaci otvor. Vlož balón medzi dva poháre z plastu a zatlač na vrchný pohár. Zistíš, že vodu nemožno stlačiť do menšieho priestoru.
Kvapaliny sú nestlačiteľné, takže keď zatlačíme na jednu časť kvapaliny, tlak sa prenesie do jej všetkých ostatných častí.
Keď vodič auta brzdí, brzdovým pedálom tlačí kvapalinu potrubím k brzdám. Keďže kvapalinu nemožno stlačiť, prenáša sa tlak pedála na brzdy.
Nafúkaj trochu vzduchu do balóna a uviaž koniec špagátom. Vlož balón medzi dva poháre a zatlač na vrchný pohár. Na rozdiel od vody dá sa vzduch stlačiť do trochu menšieho priestoru.
Plyny sú stlačiteľné do menšieho priestoru. Stlačený plyn, podobne ako vzduch v balóne, vyvíja rovnaký tlak každým smerom. Čím je plyn viac stlačený, tým je v ňom väčší tlak.
Urob tri otvory na fľaši z plastu a prelep ich lepiacou páskou. Naplň fľašu vodou a odlep lepiacu pásku. Voda z otvoru pri dne bude vytekať najďalej, pretože tiaž vody pri hrdle tlačí na vodu pod ňou. Čím je voda hlbšia, tým je tlak väčší.
Ponorky majú pevný trup, ktorý odoláva obrovským tlakom vody vo väčších hĺbkach.
Tlak vzduchu má ten istý účinok ako tlak vody. Tiaž vzduchu vo väčších výškach tlačí na vzduch, ktorý je nižšie. Volá sa to atmosférický tlak. Čím bližšie k zemi, tým je tlak vzduchu väčší.
Tlak vzduchu sa meria tlakomerom.
Zmeny atmosférického tlaku ovplyvňuje počasie.
Atmosférický tlak, ktorý tlačí na všetko na zemi, nič nepoškodzuje. Je to preto, lebo pôsobí všade. Veci sú plné vzduchu, ktoré na ne tlačí rovnako zhora i zdola. Ľudské telo je uspôsobené tak, že atmosférický tlak nevnímame.
Ak pritlačíš prísavku na sklo, vytlačíš spod nej trochu vzduchu. Tým je tlak vzduchu pod prísavkou menší ako vonkajší tlak. Prísavku drží na skle atmosférický tlak.
Čerpadlá sa používajú na premiestňovanie kvapalín a plynov. Striekačka je tiež jednoduché čerpadlo. Stláčaním piesta sa v nej tlak zvyšuje a vytláča kvapalinu von.
Tlak vzduchu sa s výškou mení. V lietadle nám od toho zaľahne v ušiach. Zívaním alebo prehltávaním dosiahneme to, že tlak v ušiach sa vyrovná s vonkajším tlakom.
Jednoduché stroje
Tisíce rokov robili ľudia všetko iba s použitím sily svojich svalov a svalov zvierat. Neskôr vynašli stroje, ktoré im prácu uľahčovali. Slovo práca môže označovať mnoho vecí, ale v technike vykonávať prácu znamená používať silu na premiestnenie nejakého telesa.
Ľudia už dávno zistili, že ťažké bremeno premiestnia ľahšie valením na okrúhlych brvnách. Neskôr vynašli koleso. Prišli tiež na to, že veľké kusy dreva alebo kameňa rozštiepia oveľa rýchlejšie, keď do nich vtĺkajú kus dreva trojuholníkového tvaru, klin.
Ťažké bremeno pohneme oveľa ľahšie pomocou dlhej tyče – páky. Páka sa opiera o oporu. Rameno páky musíme tlačiť po väčšej dráhe, ako je dráha, o ktorú sa pohne bremeno, ale s menšou námahou, ako keby sme chceli pohnúť bremeno priamo. Fúrik je tiež druh páky. Koliesko vpredu je pohyblivá opora. Aj nožnice sú páka. Oporu nahradzuje čap v mieste, kde sa časti nožníc križujú.
Najväčší stroj na svete je uhoľný kombajn, ktorý majú v nemeckom Hambachu. Je dlhý 220 m a vysoký 85 m, čo predstavuje výšku 30-poschodovej budovy.
S dlhšou pákou sa pracuje ľahšie. Skús odklopiť veko plechovky pomocou mince a potom to skús lyžičkou. Druhý spôsob bude menej namáhavý, pretože páka je dlhšia.
Naklonená rovina uľahčuje dvíhanie bremien. Hoci musíme prekonať väčšiu vzdialenosť, je menej namáhavé vyniesť náklad po miernom stúpaní, ako ho dvíhať rovno hore.
Točité schodište je naklonená rovina stočená do špirály. Je ľahšie ísť hore po takýchto schodoch, ako liezť zvislo hore, no i tu musíme prejsť väčšiu vzdialenosť. Skrutka je založená na rovnakom princípe ako točité schodište. Musíme ju otáčať stále dookola, aby sme ju upevnili do dosky.
Kladka nám pomáha dvíhať bremená. Ťahať lano nadol je ľahšie, ako vyťahovať veci nahor, pretože nám pritom pomáha naša tiaž.
Ak použijeme viac ako jednu kladku, čiže kladkostroj, môžeme dvíhať aj veľmi ťažké bremená celkom malou silou. Tiaž bremena sa rozdelí po väčšej dĺžke lana.
Prevody sa používajú na zmenu rýchlosti pohybu. Medzi prevody patria i ozubené kolesá. Ak sa hnacie koleso otáča, musí sa otáčať i susedné koleso. Menšie koleso sa otáča rýchlejšie a väčšie, naopak, pomalšie. Vidíme to napríklad na ručnom šľahači. Kľukou roztáčame veľké koleso, to roztočí malé koleso a k nemu pripojené metličky. Tie sa potom otáčajú oveľa rýchlejšie, ako ruka dokáže krútiť kľukou.
Motory
Spočiatku pracovali ľudia s jednoduchými strojmi vlastnoručne alebo s pomocou zvierat. Potom sa naučili využívať silu vetra, ktorý poháňal plachetnice i veterné mlyny. Neskôr začali používať aj energiu tečúcej vody na pohon vodného kolesa. To poháňalo čerpadlá, mlyny a iné stroje.
Prvý motor, ktorý ľudia vynašli na pohon iných mechanizmov, bol parný stroj. Parný stroj mení teplo zo spaľovaného paliva na pohyb.
Parný stroj vynašli v roku 1777. Veľmi rýchlo sa začal používať na pohon iných strojov a ľudia sa sťahovali do miest za prácou v nových továrňach. Toto obdobie voláme priemyselná revolúcia.
Neskôr sa parné stroje montovali do vozov, ktoré jazdili po koľajniciach. Tak vznikli parné lokomotívy. Prvý osobný vlak začal premávať roku 1825 v Británii. Ani nie za 100 rokov sa železnice rozšírili po celom svete.
Dnes sa parný pohon využíva v elektrárňach. Para tlakom na lopatky roztočí turbínu poháňajúcu generátor, ktorý vyrába elektrinu.
Pred vynálezom parného stroja ľudia zriedka cestovali na väčšie vzdialenosti. Cestovali buď koňmo, alebo dostavníkmi.
Prvé auto, zostrojené v roku 1769, poháňal parný stroj. Autá na paru boli pomalé a špinavé. Mali veľký a ťažký motor, pre ktorý bolo treba voziť veľa paliva.
Prvé úspešné autá vyrobili v Nemecku Daimer a Benz v rokoch 1885-86. Použili nový typ motora – motor s vnútorným spaľovaním.
Nikolaus Otto skonštruoval prvý motor s vnútorným spaľovaním, alebo stručnejšie spaľovací motor, v roku 1876. bol menší ako parný stroj a používal nové palivo, benzín, ktorý bol ľahký a nezaberal veľa miesta.
Zmes benzínu a vzduchu vybuchuje vo vnútri valcov. Tlak plynov dáva piesty do pohybu. Kľukový hriadeľ prevádza priamočiary pohyb piestov na otáčavý pohyb kolies. Motory sú väčšinou štvortaktné.
Dieselový motor je motor s vnútorným spaľovaním na naftu. Namiesto elektrickej iskry chod motora zabezpečuje stlačená nafta s horúcim vzduchom.
Veci, ktoré lietajú
Teplovzdušné balóny sú schopné lietať, pretože hustota teplého vzduchu v balóne je nižšia ako hustota okolitého vzduchu. Lietadlá lietajú preto, lebo majú krídla. Pri obtekaní krídla vzduchom vzniká sila, vztlak, ktorá udržiava lietadlo nad zemou.
Väčšina dnes vyrábaných lietadiel má prúdové motory. Ak chceme vidieť, ako pracujú, stačí nafúknuť balón a potom ho pustiť. Unikajúci vzduch ženie balón vpred.
Fúkaj silno ponad pruh papiera a pozoruj ako papier stúpa. Čím rýchlejšie prúdi vzduch, tým je tlak nad krídlom nižší. Keď teda fúkaš ponad papier, tlak pod papierom je väčší ako nad ním. To je sila, ktorá tlačí papier nahor.
Tvar krídla sa volá profil. Je navrhnutý tak, aby vzduch nad krídlom prúdil rýchlejšie. Tým vzniká tlak, ktorý nadnáša lietadlo.
Helikoptéry majú namiesto krídel lopatky rotora. Lopatky majú podobný profil ako krídla. Keď sa rotor roztočí, helikoptéra sa vznesie do vzduchu.
Najväčšie zviera, ktoré vedelo lietať, bol prehistorický plaz Quetzalcoatlus northropi, ktorý žil pred 65 miliónmi rokov. Rozpätie jeho krídel bolo 12 m, čo je šírka dvojsedadlového lietadla.
Prvý stroj, ktorý vyniesol ľudí do vzduchu, bol balón. Zostrojili ho bratia Montgolfierovci a prvý let uskutočnili roku 1783 v Paríži.
Roku 1903 vzlietlo prvé lietadlo, hoci iba na 12 sekúnd. Malo vrtuľu a benzínový motor a zostrojili ho Orville a Wilbur Wrightovci.
Roku 1919 John Alcock a Arthur Whitten Brown preleteli ako prví ponad Atlantický oceán bez medzipristrátia.
Prvú helikoptéru navrhol a vyrobil Igor Sikorsky roku 1939.
Lietadlo Comet firmy De Havilland bolo prvé osobné prúdové lietadlo na svete. Jeho prvý let sa uskutočnil roku 1949.
Roku 1969 vzlietlo Concorde, prvé dopravné lietadlo rýchlejšie ako zvuk.
Vesmír
Družice i kozmické lode vynášajú do vesmíru rakety s výkonnými motormi. Raketový motor je jediný motor, ktorý je dostatočne silný na to, aby prekonal gravitačnú silu Zeme.
Raketové motory pracujú rovnakým spôsobom ako prúdové motory. Pohyb vpred zabezpečuje mohutný prúd plynov z horiaceho paliva.
Nič nemôže horieť bez kyslíka. Keďže vo vesmíre kyslík nie je, rakety si ho vezú so sebou. Používajú tekutý kyslík alebo oxidant, čo je chemikália obsahujúca kyslík potrebný na horenie paliva.
Kozmonaut vo vesmíre môže byť až o 5 cm vyšší. Zväčšia sa mu totiž štrbiny medzi stavcami chrbtice, ktoré na Zemi stláča gravitačná sila.
Aby raketa prekonala príťažlivosť Zeme, sú na nej prídavné motory, ktoré pracujú v počiatočnej fáze letu. Keď spotrebujú všetko palivo, odpoja sa.
Človek sa najďalej dostal na Mesiac. No automatické sondy skúmali i vzdialenejšie priestory vesmíru. Vo vesmíre nie je vzduch. Priestor, v ktorom nie je vzduch, sa nazýva vákuum. Na Zemi sa nám zdá, že veci sú prázdne, no v skutočnosti sú plné vzduchu. Kozmické lode vo vesmíre využívajú svoje motory iba na zmenu rýchlosti alebo smeru, pretože vo vákuu neexistuje odpor vzduchu, ktorý by ich spomaľoval.
Kozmonauta chráni skafander. Obieha v ňom kvapalina, ktorá udržiava stálu teplotu. Tlak v skafandri je rovnaký ako na Zemi.
Keďže je vesmír vzduchoprázdny, zvuk sa v ňom nešíri. Kozmonauti preto na dorozumievanie používajú vysielačky.
Vo vesmíre, kde nie je atmosféra, ktorá by vyrovnávala teplotné zmeny, je na slnečnej strane horúcejšie ako v peci a v tieni chladnejšie ako v mrazničke.
Kozmická loď nepoužíva svoje motory na to, aby sa udržala na obežnej dráhe. Robí to za ňu príťažlivá sila Zeme, ktorá priťahuje rovnako loď i kozmonautov. No sila, ktorá priťahuje kozmonautov k lodi, je taká nepatrná, že sa voľne vznášajú v stave beztiaže.
Najbližšia hviezda je od nás vzdialená 4½ svetelného roka, tzn. že jej svetlo k nám putuje 4½ roka. Vzdialenosti na Zemi sa merajú v metroch. Vo vesmíre sú vzdialenosti medzi hviezdami také veľké, že sa používa väčšia dĺžková jednotka – svetelný rok. Je to vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za jeden rok čiže asi 10 miliárd kilometrov.
V roku 1957 sovietsky Sputnik I. bol prvým umelým telesom, ktoré sa dostalo na obežnú dráhu okolo Zeme. Družica mala hmotnosť 84 kg a priemer iba 58 cm.
V roku 1961 Jurij Gagarin (bývalé ZSSR) bol prvým človekom vo vesmíre. Obletel Zem za 108 minút v kozmickej lodi Vostok I.
V roku 1969 Apollo II. (USA) vynieslo na Mesiac prvých ľudí, astronautov Edwina Aldrina a Neila Armstronga. Ich prvá prechádzka po mesačnom povrchu trvala 2½ hodiny. Priviezli na Zem vzorky mesačných hornín a pôdy.
V roku 1976 Viking I. (USA), automatická vesmírna sonda, pristála na Marse. Otestovala vzorky pôdy a vyslala na Zem snímky.
V roku 1981 bol raketoplán Columbia (USA) prvým kozmickým dopravným prostriedkom, ktorý bolo možné využiť viackrát.
V roku 1987 preletel Pioneer 10 (USA) popri Plute. Bola to prvá vec vyrobená ľuďmi, ktorá opustila našu slnečnú sústavu.
Svetlo a tma
Svetlo je formou energie. Predmety, ktoré samy vydávajú svetlo, voláme svietiace predmety. Slnko, elektrické žiarovky, sviečky a televízory, to všetko sú svietiace predmety. Veci, ktoré samy svetlo nevydávajú, sú osvetľované svietiacimi predmetmi. Pre Zem je najväčším zdrojom svetla Slnko. Všetky živé bytosti na Zemi sú závislé na energii slnečného svetla.
Najvyššiu rýchlosť vo vesmíre dosahuje svetlo.
Svetlo sa šíri rýchlosťou 300 000 km za sekundu, čím je miliónkrát väčšia rýchlosť, akú vyvinie prúdové lietadlo Jumbo.
Svetlo sa šíri v priamych čiarach nazývaných lúče. Môžeme ich vidieť, ak pozorujeme slnečné svetlo prenikajúce cez okno alebo svetlo baterky.
Vzdialenosť medzi Slnkom a Zemou, t.j. okolo 150 miliónov kilometrov, prekoná svetlo za 8 minút.
Predmety, ktoré neprepúšťajú svetlo, voláme nepriehľadné. Väčšina vecí je nepriehľadná. Tiene sa tvoria na odvrátenej strane nepriehľadných predmetov, kam svetlo nemôže dopadať.
Veci, ktoré prepúšťajú svetlo, ako napríklad sklo, voláme priehľadné.
Veci, ktoré prepúšťajú len časť svetla ako napr. slnečné okuliare, voláme priesvitné.
Existujú rôzne typy tieňov. Tmavý tieň sa tvorí tam, kam žiadne svetlo nedopadá. Ak časť svetla cez predmet prenikne, tieň je sivý. Voláme ho polotieň. Tiene sa menia v závislosti od veľkosti svetelného zdroja.
Malý zdroj svetla vrhá veľmi tmavý tieň s ostrými obrysmi.
Veľký zdroj svetla vytvára tieň, ktorý je v strede tmavý a na obvode svetlejší.
Tiene nám dávajú určitú predstavu o čase. Zrána a podvečer sú dlhé, napoludnie, keď je slnko najvyššie, sú krátke.
Svetlo z niektorých zdrojov je jasnejšie než z iných. Jasnosť svetla sa nazýva intenzita.
Svetlo sa rozptyľuje, takže čím sme ďalej od jeho zdroja, tým je intenzita menšia.
Svetlo lampy je intenzívnejšie ako svetlo sviečky.
Keď sa Mesiac, Zem a Slnko nachádzajú v priamej línii, Mesiac je úplne zakrytý tieňom Zeme, takže ho vôbec nevidno. Tento úkaz voláme zatmenie Mesiaca. Zatmenie Slnka nastane vtedy, keď nám Mesiac zacláňa Slnko tak, že ho nevidíme. Tieň Mesiaca dopadá na Zem. Zatmenie Slnka je menej časté ako zatmenie Mesiaca.
Mesiac obehne okolo Zeme za 27,3 dňa. Počas tejto doby sa zdá, že jeho tvar sa postupne mení. Je to preto, že Slnko osvetľuje Mesiac vždy iba spolovice. Počas obehu Mesiaca okolo Zeme vidíme osvetlenú časť vždy pod iným uhlom.
Odraz svetla
Svietiaca žiarovka osvetľuje celú miestnosť, pretože jej svetlo sa odráža od všetkého, čo je v miestnosti. Aj slnečné svetlo sa odráža od všetkého, na čo dopadá. Cez deň je vidno všade, pretože slnečné svetlo sa odráža všetkými smermi alebo ho rozptýlia drobné čiastočky prachu v atmosfére. Objekty, ktoré ako Slnko samy vydávajú svetlo, voláme svietiace. Väčšina vecí však nesvieti. Vidíme ich preto, že svetlo sa od nich odráža.
Slnko a všetky ostatné hviezdy sú jediné svietiace objekty vo vesmíre.
Svetlo z najvzdialenejšej hviezdy v našej Galaxii potrebuje asi 80 000 rokov, aby dopadlo na Zem.
Planéty našej slnečnej sústavy vidíme zo Zeme len preto, že odrážajú svetlo Slnka.
Mesiac nesvieti. Vidíme ho vďaka tomu, že odráža slnečné svetlo.
Vesmírny priestor je tmavý, lebo je úplne prázdny. Nie je tam žiadna atmosféra, ktorá by rozptyľovala svetlo hviezd.
Keď Slnko zatieni mrak, obloha nestmavne úplne, pretože atmosféra slnečné svetlo rozptyľuje.
Cez deň je vidno, lebo zemská atmosféra rozptyľuje slnečné svetlo všetkými smermi.
Rozptyľovanie svetla v atmosfére môžeme dobre pozorovať v kine. Zväzok lúčov z premietačky vidíme preto. Lebo prach vo vzduchu svetlo odráža.
Presnú vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom stanovili vedci v roku 1969 podľa času, za ktorý svetlo putovalo zo Zeme na Mesiac a späť. Svetlo z lasera na Zemi sa odrazilo od zrkadla, ktoré umiestnili kozmonauti na Mesiac.
Svetlo sa odráža rovnako ako lopta. Ak dopadne na povrch kolmo, odrazí sa kolmo späť. Ak dopadne na povrch pod určitým uhlom, odrazí sa pod tým istým uhlom.
Ak svetlo dopadá na hladký povrch, odráža sa všetko jedným smerom. Ak dopadá na drsný povrch, odráža sa mnohými smermi.
Biely povrch svetlo odráža a javí sa jasnejšie ako čierny.
Svetlo, podobne ako tepelné žiarenie, sa odráža od niektorých predmetov lepšie ako od iných. Biele povrchy viac svetla odrážajú, ako pohlcujú. Čierne povrchy, naopak, viac svetla pohlcujú, ako odrážajú.
Svetlo, ktoré sa od nás odráža, odrazí zrkadlo nazad.
Zrkadlá odrážajú svetlo najlepšie, pretože sú veľmi hladké a lesklé. Odraz, ktorý v nich vidíme, sa celkom nezhoduje so skutočnosťou. Keď mávneme pravou rukou, náš odraz v zrkadle zamáva ľavou. Hovoríme, že je zrkadlovo obrátený.
Pozri sa na nápis v zrkadle. Zrkadlo odráža všetky písmená obrátene, takže sa nedajú prečítať. Čitateľný nápis získame tak, že sa naň pozrieme pomocou zrkadla.
Posádka ponorky môže spod hladiny pozorovať dianie vonku, ak použije periskop. Je to dlhá rúra s dvoma zrkadlami, po jednom na každom konci.
Zrkadlá a obrazy
Zakrivené zrkadlo umožňuje vidieť veci ináč. Zrkadlo, ktoré je prehnuté smerom von, voláme vypuklé alebo konvexné zrkadlo. Konvexné zrkadlo má široký záber. Zrkadlá na dverách auta sú konvexné, aby vodič mal dobrý prehľad o všetkom, čo je za ním.
Zrkadlo, ktoré je prehnuté dovnútra, voláme vyduté alebo konkávne zrkadlo. Ako sa v ňom vidíme, závisí od toho, ako sme od neho vzdialení. Ak sme blízko, náš odraz vyzerá väčší. Zrkadlo nás zväčšuje. Ak sme ďalej, náš odraz vyzerá menší a je obrátený dole hlavou.
Keď priame svetlo dopadá na plochu rovného zrkadla kolmo, všetko sa odráža kolmo späť. Keď priame svetlo dopadá na vypuklé zrkadlo, odráža sa pod veľkým uhlom. Keď priame svetlo dopadá na vyduté zrkadlo, odráža sa dovnútra a sústreďuje sa v bode. Ktorý voláme ohnisko.
Konkávne zrkadlá sa používajú v niektorých ďalekohľadoch na pozorovanie hviezd. Najväčší ďalekohľad na svete je na vrchole hory Semirodriki. Jeho zrkadlo má priemer 6 m. týmto ďalekohľadom by sme mohli vidieť svetlo sviečky vzdialenej 24 000 km.
Vo francúzskom Odeille sa sústreďovanie slnečných lúčov používajú obrovské konkávne zrkadlo. Odrazené lúče sa zbiehajú v jeho ohnisku, v ktorom je teplota okolo 4 000 °C, a vzniknuté teplo sa dá využiť na tavenie kovov.
Ak sa pozeráme na ulicu, ľudia v diaľke sa zdajú byť oveľa menší ako tí, čo sú nablízku. My však vieme, že ľudia sa nezmenšia tým, že sa vzdialia. To znamená, že vieme posúdiť, ako ďaleko sa niečo nachádza prostredníctvom jeho veľkosti. Pretože vzdialené veci vyzerajú menšie, zdá sa, že cesta sa postupne zužuje až do jedného bodu.
Prvé obrázky maľovali ľudia plošne. Neskôr začali maľovať veci tak, ako ich videli. Vzdialené predmety maľovali menšie ako tie, čo boli blízko. Taký spôsob zobrazenia priestoru voláme perspektíva.
Svetlo žiarovky s narastajúcou vzdialenosťou slabne. Jeho jas, čiže intenzita klesá. V svetlometoch áut sú konkávne zrkadlá, ktoré svetelné lúče sústreďujú. Cesta je potom dobre osvetlená aj vo väčšej vzdialenosti.
Zrkadlo sa dá použiť na signalizáciu, keď voláme o pomoc. Za jasného dňa sa zväzok slnečných lúčov odrazí od zrkadla a je viditeľný až do vzdialenosti 40 km.
Lom svetla
Veci okolo nás vidíme preto, lebo sa od nich odráža svetlo. Ak sa pozrieme na niečo vo vode, napr. na veslo, vyzerá ako keby bolo ohnuté. Je to preto, že sa svetlo pri prechode z vody do vzduchu láme.
Vždy keď svetlo prechádza cez priehľadnú látku do iného prostredia, dochádza k lomu svetla.
Naplňme fľašu vodou a pridajme do nej pár kvapiek mlieka. Rozsvieťme v tme baterku a nechajme na fľašu dopadnúť úzky pruh svetla. Uvidíme, že voda svetlo láme. Pri prechode z vody do vzduchu sa svetlo láme opäť, ale iným smerom.
Lom svetla spôsobuje aj to, že voda sa zdá menej hlboká, ako naozaj je.
Keďže sa svetlo láme, veci vo vode vidíme na inom mieste, ako v skutočnosti sú. Ak chce lovec uloviť rybu pomocou kopie, musí mieriť pod miesto, kde rybu loví.
Svetlo sa láme preto, lebo cez rôzne látky prechádza rôznymi rýchlosťami. Vzduchom prechádza rýchlejšie ako vodou, no vodou rýchlejšie ako sklom.
Keď svetlo smeruje z vody von, časť z neho prejde do vzduchu, časť sa odrazí späť. Množstvo odrazeného svetla závisí od uhla, pod ktorým lúče dopadajú na hladinu. Ak sa odrazí všetko svetlo, nazývame to úplný vnútorný odraz.
Urobme otvor na priesvitnej fľaši z plastu. Na otvor priložme prst a naplňme fľašu vodou. Potom v tmavej miestnosti rozsvieťme na opačnej strane fľaše baterku a nechajme vodu vytekať otvorom do pripravenej nádoby. Uvidíme, ako voda svetlo prenáša.
Konkávna šošovka má taký tvar, aby svetelné lúče rozptyľovala. Keď sa cez ňu pozeráme, predmety sa zdajú menšie.
Konvexná šošovka je tvarovaná tak, aby lúče sústreďovala do jedného bodu. Ak lúče dopadajú na šošovku priamo, stretnú sa všetky v bode, ktorý sa volá ohnisko.
Konvexná šošovka sa dá využiť na zobrazenie rôznych predmetov. Obraz je ostrý vtedy, ak sa premietacia plocha nachádza v mieste, kde sa všetky svetelné lúče zbiehajú. Tento poznatok sa dá ľahko overiť posúvaním premietacej plochy.
Zväčšovacie sklo je vlastne konvexná šošovka. Ak ju priblížime k predmetu, budem ho vidieť väčší.
Nikdy by sme nemali nechávať sklenené fľaše len tak pohodené. Môžu podobne ako šošovky sústreďovať slnečné lúče a spôsobiť požiar.
Optické vlákna sú tenké sklenené vlákna, ktoré využívajú úplný vnútorný odraz na prenos svetla. Lekári ich používajú na to, aby videli do vnútra človeka.
Za horúceho dňa sa vám môže zdať, že v diaľke vidíte vodu. Je to fatamorgána. K takému svetelnému úkazu dochádza vtedy, ak sa svetlo oblohy úplne vnútorne odráža od vrstvy horúceho vzduchu tesne nad zemou.
Ako vidíme svet
Veci okolo nás vydávajú svetlo alebo ho odrážajú, keď na ne dopadá. Vidíme ich vtedy, keď toto svetlo vnímajú naše oči.
Konvexná šošovka v našom oku vytvára obraz na sietnici v zadnej časti oka.
Svetlo vstupuje do oka cez otvor, ktorý sa volá zrenica.
Farebná časť oka sa nazýva dúhovka.
Dúhovka riadi veľkosť otvoru – zrenice.
Priehľadná vrstva nazývaná rohovka slúži na ochranu oka.
Obraz na sietnici je zobrazený dolu hlavou. Náš mozog ho otáča tak, že veci vnímame správne.
Mozog premieňa signály zo sietnice na obraz, ktorý vidíme.
Keď svetlo dopadne na nervové bunky sietnice, bunky vyšlú signály očnými nervami do mozgu.
Dúhovka riadi množstvo svetla, ktoré vstupuje do oka. V tme sa dúhovka otvára. Tým sa zrenica zväčší a do oka sa dostane viac svetla. Pri jasnom svetle sa dúhovka zatvára. Pozri sa do zrkadla v prítmí a potom rozsvieť. Uvidíš, ako tvoje zrenice menia veľkosť.
Šošovky v našich očiach menia pri zaostrovaní na blízke alebo vzdialené predmety svoj tvar.
Ďalekozrakí ľudia nedokážu zaostriť zrak na blízke predmety. Nosia preto okuliare s konvexnými šošovkami. Krátkozrakí ľudia nemôžu zaostriť zrak na vzdialené objekty, a preto ich okuliare majú konkávne šošovky.
Medzi našimi očami je istá vzdialenosť, takže každé oko má trochu iný uhol záberu. To nám umožňuje vidieť tvar predmetov a odhadnúť, ako sú od nás ďaleko. Väčšina zvierat, ktoré si lovia potravu, má oči smerujúce dopredu. Dokážu dobre odhadnúť vzdialenosť, ale majú úzke zorné pole pohľadu. Oči ostatných zvierat smerujú do strán. Majú široký uhol záberu, aby zbadali loviace dravce, ale zle odhadujú vzdialenosť.
Orly majú zo všetkých zvierat najlepší zrak, takže svoju korisť vidia z veľkej výšky. Orol zbadá zajaca na vzdialenosť 3 km.
Fotoaparát pracuje ako ľudské oko. Svetlo do neho vstupuje cez objektív, zložený z niekoľkých šošoviek. Ten vytvára obraz na filme v zadnej časti fotoaparátu.
Na niektorých fotoaparátoch je možné objektívy vymieňať. Širokouhlé majú široký záber. Teleobjektívy umožňujú urobiť detailný obrázok na veľkú vzdialenosť.
Film v kine sa skladá z veľkého množstva obrázkov – políčok. Pri premietaní vzniká dojem pohybu, pretože políčka sa veľmi rýchlo striedajú. Nasledujúce políčko vidíme skôr, ako sme prestali vnímať predchádzajúce.
Farby svetla
Asi pred tristo rokmi Isaac Newton zistil, že keď zväzok slnečných lúčov prechádza hranolom, biele svetlo sa rozkladá na farby. Po prechode ďalším hranolom však opäť vzniká biele svetlo.
Keď svetlo prechádza hranolom, láme sa, pretože hranol spomaľuje jeho rýchlosť. Biele svetlo je zmes farieb. Jednotlivé farby prechádzajú hranolom rôznou rýchlosťou, takže sa lámu rozdielne.
Niekedy, keď sa po veľkom daždi objaví slnko, vidíme dúhu. Je to preto, lebo vo vzduchu sa ešte stále nachádzajú drobné dažďové kvapky. Každá kvapka pôsobí ako malý hranol, rozkladajúci svetlo na všetky jeho farby. Farby, ktoré tvoria biele svetlo, sa volajú spektrum.
Ponor zrkadlo do vody pod vhodným uhlom tak, aby sa slnečné svetlo odrážalo na stenu. Natáčaj zrkadlo dovtedy, kým sa neukáže spektrum. Voda pôsobí ako hranol rozkladajúci svetlo na farby.
Farby spektra možno vidieť i v diamante. Diamant je opracovaný tak, aby odrážal a lámal svetlo rovnako ako hranol.
Štrkáče „vidia“ teplo. Dokážu nájsť a chytiť svoju korisť i potme. Blízko očí majú jamky s nervovými bunkami, ktoré zachytávajú infračervené žiarenie.
Svetelné lúče sa skladajú z vĺn, ktoré sú príliš malé na to, aby sme ich videli. Veľkosť vĺn udáva ich vlnová dĺžka. Každá farba má inú vlnovú dĺžku. Vlnová dĺžka červeného svetla je väčšia ako vlnová dĺžka fialového svetla.
Tepelné žiarenie a svetlo si sú podobné. Obe sa šíria vlnením, ale majú rozdielne vlnové dĺžky.
Slnečné svetlo sa v zemskej atmosfére rozptyľuje, pričom sa niektoré farby rozptyľujú viac, iné menej. Najviac sa rozptyľuje modré svetlo, takže cez deň vyzerá obloha modrá. Keď slnko zapadá, slnečné svetlo prechádza atmosférou dlhšie. Modré svetlo sa pritom tak rozptýli, že ho vôbec nevidno. Obloha je červená, pretože vidíme rozptýlené červené svetlo.
V našich očiach sú zvlášť nervové bunky na vnímanie farieb. Tieto bunky pracujú dobre iba pri jasnom svetle. Preto pri slabom osvetlení vyzerajú veci bezfarebne.
Farby nám poskytujú množstvo informácií. Niektorí ľudia sú farboslepí. Nedokážu rozoznať určité farby.
Nie všetky zvieratá vidia farby tak ako ľudia. Púštny mravec vidí niektoré farby lepšie ako my, ale krab vôbec nevie rozoznať farby.
Miešanie farieb
Biele svetlo sa skladá zo všetkých farieb spektra. Na jednotlivé farby je ho možné rozdeliť pomocou farebného filtra. Filter je kus farebného skla alebo plastu, ktorý biele svetlo zmení na farebné. Filter prepustí iba jednu farbu a zadrží všetky ostatné.
Červená, zelená a modrá sú základné farby. Pomocou nich dokážeme vytvoriť svetlo akejkoľvek farby. Ak zmiešame hociktoré dve základné farby, výsledná farba sa nazýva miešaná.
Zvieratá majú často tie isté farby ako ich okolie. Nazýva sa to maskovanie. Polárne medvede sú biele, pretože žijú na snehu.
Niektoré zvieratá svoju farbu menia. Istý druh húsenice je v lete, kým žije na listoch, zelená. Ale v zime, keď žije na vetvách, zmení sa na hnedú.
Niektoré zvieratá majú výrazné zafarbenie na odstrašenie iných zvierat.
Farba predmetu závisí od farby svetla, ktoré odráža. Predmet vyzerá červený, lebo odráža červené svetlo a pohlcuje všetky ostatné farby. Iný predmet je modrý, pretože odráža modré svetlo a pohlcuje ostatné farby. Biely predmet odráža všetky farby rovnako. Naopak, čierny predmet neodráža žiadne svetlo a pohlcuje všetky farby.
Tri základné farby, ktoré sa používajú v maliarstve, sú purpurová, žltá a svetlomodrá. Nie sú totožné so základnými farbami svetla. Ich miešaním sa získa takmer každá farba okrem bielej. Ak zmiešame tri základné farby, dostaneme čiernu.
Veci môžu mať inú farbu, ak sú osvetlené farebným svetlom. Červené šaty budú v modrom alebo zelenom svetle čierne.
Aby sa vytlačila farebná strana, musí papier prejsť cez stroj štyrikrát, pričom každý raz sa tlačí iná farba. Nazývame to štvorfarebná tlač.
Zvuk
Zvuky, ktoré počujeme, nám hovoria, čo sa deje okolo nás, dokonca i vtedy, keď nevidíme, kto alebo čo ich vydáva. Počujeme zvuk zvoniaceho telefónu, okoloidúcich áut alebo padajúceho dažďa.
Zvuk vzniká veľmi rýchlym chvením pružných telies, ktoré nazývame kmitanie. Keď niečo kmitá, rozkmitá i okolitý vzduch. Zvuk, ktorý počujeme, sa prenáša kmitajúcim vzduchom.
Zvuk je forma energie, avšak energia väčšiny zvukov je veľmi malá. Zvuková energia dvesto klavírov sa rovná elektrickej energii potrebnej na rozsvietenie jedinej žiarovky.
Keď rozprávame, vzduch z našich pľúc nám rozkmitá hlasivky v hrdle.
Zvuk huslí vzniká kmitaním strún.
Ak sa počas rozprávania dotknete prstami hrdla, ucítite chvenie hlasiviek.
Zvuk z rádií a televízorov vychádza z reproduktorov.
Elektrické signály rozkmitajú reproduktor.
Čím rýchlejšie niečo kmitá, tým vyšší zvuk vydáva. Čím je kmitanie pomalšie, tým je zvuk nižší. Aký vysoký alebo nízky je zvuk, vyjadruje jeho výška. Počet kmitov za sekundu sa nazýva kmitočet alebo frekvencia zvuku.
Frekvencia sa meria v hertzoch (Hz). Včely mávajú krídlami 200-krát za sekundu, takže zvuk, ktorý počujeme, má frekvenciu 200 Hz. Komáre vydávajú vyšší zvuk ako včely, lebo mávajú krídlami rýchlejšie, asi 500-krát za sekundu.
Ľudia i zvieratá využívajú zvuky na dorozumievanie.
Hrom a blesk vznikajú súčasne, avšak blesk vidíme skôr, ako počujeme hrom, pretože zvuk sa šíri oveľa pomalšie ako svetlo. Tak môžeme odhadnúť, ako ďaleko je búrka. Stačí počítať sekundy medzi zablysnutím a okamihom, keď začujeme hrom. Potom toto číslo vydelíme tromi. Výsledok nám udáva, koľko kilometrov je od nás búrka vzdialená.
Za jednu sekundu svetlo prekoná 300 000 km, no zvuk len 340 m.
Concorde, najrýchlejšie dopravné lietadlo, dosahuje dvojnásobnú rýchlosť zvuku.
Zvuk zrážky áut je počuť preto, lebo náraz auto rozkmitá.
Zvuk sa šíri aj v tuhých látkach, aj v kvapalinách.
Čím ďalej sa nachádzame od zdroja zvuku, tým menej je ho počuť. Na základe toho sa dá niekedy určiť, ako ďaleko sa niečo nachádza.
Niektoré lietadlá sú nadzvukové. To znamená, že letia rýchlejšie ako zvuk. Jednotkou, ktorou sa meria ich rýchlosť, je mach (Ma). Jeden mach sa rovná rýchlosti zvuku.
Šírenie zvuku
Zvuk sa šíri zvukovými vlnami. Pohybujú sa vzduchom ako kruhy v rybníku, keď doň hodíte kamene.
Keď sa rozkmitá zvonček, rozkmitá sa i okolitý vzduch, pričom sa tvoria vrstvy rôzneho tlaku vzduchu. Tak vzniká zvuková vlna.
Uši zvukové vlny zachytia. Nepatrné rozdiely v tlaku vzduchu spôsobujú, že ušné bubienky sa chvejú súčasne so zvukom zvončeka.
Svetelné vlny sa na rozdiel od zvukových vĺn šíria i vo vesmírnom priestore.
Zvukové vlny sa šíria vždy v určitom prostredí. Vesmír je úplne tichý, pretože v ňom nie je vzduch, ktorým by sa vzduch šíril.
Zvukové vlny sa šíria v plynoch. Väčšina zvukov, ktoré k nám doliehajú, prechádza vzduchom. Vzduchom sa zvuk šíri rýchlosťou okolo 340 m za sekundu.
Zvuk sa v horúcom vzduchu šíri o niečo rýchlejšie, v chladnom vzduchu zase o niečo pomalšie.
Zvuk sa šíri v tuhých látkach. Niektoré zvuky, často i z veľkej diaľky, môžeme počuť, ak priložíme ucho k zemi.
Zvuk sa najlepšie šíri v tvrdých látkach. V oceli sa šíri 15-krát rýchlejšie ako vo vzduchu.
Zvuk sa šíri aj v kvapalinách. Keď plávate pod vodou, počujete, ak niekto skočí do vody. V kvapalinách sa zvukové vlny šíria lepšie ako v plynoch.
Zvuk sa vode šíri asi štyrikrát rýchlejšie ako vo vzduchu.
Zvuk počujeme i za rohom. Je to preto, lebo zvukové vlny sa šíria priestorovo, prenikajú cez otvory a obchádzajú prekážky. Tento jav sa nazýva ohyb alebo cudzím slovom difrakcia. Nízke zvuky sa šíria alebo ohýbajú lepšie ako vysoké zvuky. Preto nízke tóny vzdialenej hudby počuť zreteľnejšie ako vysoké tóny.
Dva po sebe nasledujúce zvuky počujeme oddelene iba vtedy, keď medzi nimi uplynie viac ako 1/10 sekundy.
Veľmi dobrý odraz zvuku je v Katedrále svätého Pavla v Londýne, v tzv. Galérii šepotu. Ak niekto zašepká na jednej strane galérie, jeho slová je zreteľne počuť na opačnej strane, ktorá je vzdialená 36 metrov.
Šírenie zvukov v miestnosti závisí od jej tvaru a vnútorného zariadenia. Tvrdé, rovné povrchy odrážajú zvukové vlny dobre. Mäkké, nerovné povrchy na ne dopadajúce zvuky pohlcujú. Keď sa zvukové steny stretnú, môžu sa spojiť a vytvoriť silnejší zvuk, alebo sa navzájom rušia, čím vznikne slabší zvuk. To sa nazýva vzájomné pôsobenie alebo interferencia. Koncertné sály sa stavajú tak, aby v nich nedochádzalo k interferencii a ozvene a aby sa zvuk z javiska dobre šíril. Podľa toho, ako počuť zvuk na rôznych miestach sály, hovoríme o dobrej alebo zlej akustike sály.
Vnímanie zvuku
Ucho zachytáva kmitanie spôsobené zvukovými vlnami. Zvuk počujeme preto, lebo sluchový nerv mení kmitanie na signály, ktoré sa dostávajú do mozgu.
Zvukové vlny, ktoré prichádzajú do ucha, rozkmitajú tenkú blanu nazývanú ušný bubienok. Ušný bubienok reaguje na široký rozsah kmitov bez ohľadu na ich zdroj.
Ušný bubienok rozkmitáva tri drobné kostičky. Tie pôsobia ako malé páky, ktoré zväčšujú silu kmitania. Sú spojené s trubicou naplnenou tekutinou, ktorá sa volá slimák. Strmienok funguje ako piest, ktorý v súlade so zvukom tlačí tekutinu v slimáku dozadu a dopredu. Nervy premieňajú kmity na elektrické signály, ktoré idú do mozgu.
Polkruhové kanáliky v ušiach nám pomáhajú udržiavať rovnováhu. Keď sa pohybujeme, tekutina v nich tlačí na jemné riasy na ich stenách, čím sa vysielajú signály do mozgu. Po rýchlom krútení pociťujeme závrat, pretože tekutina v kanálikoch sa pohybuje ešte aj potom, keď sme zastali.
Ľudia obyčajne vnímajú zvuky od 20 Hz, čo je nízke dunenie, až do asi 18 000 Hz, čo predstavuje vysoký piskot. Deti majú najlepší sluch. Počujú i veľmi vysoké zvuky presahujúce 20 000 Hz, ktoré starší ľudia nepočujú.
Počúvane príliš hlasných zvukov, najmä dlhší čas, poškodzuje sluch. Ľudia pracujúci blízko hlučných strojov nosia pri práci tlmiče hluku, aby sa chránili pred jeho škodlivými účinkami.
Smer, odkiaľ zvuk prichádza, vieme určiť vďaka tomu, že máme dve uši. Ucho bližšie k zvuku ho počuje o niečo silnejšie a o zlomok sekundy skôr ako druhé ucho.
Najhlučnejším zvieraťom na svete je modrá veľryba. Vydáva zvuky o sile 188 dB, ktoré sa dajú zachytiť až na vzdialenosť 850 km.
Niektoré zvuky sú silnejšie ako iné. Keďže zvuk sa šíri všetkými smermi, jeho sila s narastajúcou vzdialenosťou klesá. Hlasitosť alebo intenzita zvuku sa meria v jednotkách, ktoré sa volajú decibely (dB). Nazývajú sa podľa A. Bella, vynálezcu telefónu.
Kmitanie vyvolané slabými zvukmi spôsobuje iba nepatrné zmeny v tlaku vzduchu. Zaznamenávame ich vďaka tomu, že náš sluch je veľmi citlivý orgán.
Hudobné zvuky
Všetky hudobné nástroje sú založené na rovnakom princípe: pri hre sa niektorá ich časť rozkmitá. Zvuky, ktoré vydávajú, môžu byť vysoké alebo nízke, hlasné alebo tiché.
Čím je zvuk vyšší, tým vyššia je jeho frekvencia. Znamená to, že k nášmu sluchu sa za sekundu dostane viac kmitov. Vzdialenosť medzi jednotlivými kmitmi, nazývaná vlnová dĺžka, je teda menšia.
Hlasný zvuk spôsobuje veľké kmity. Veľkosť kmitu sa volá amplitúda. A tak, o čo hlasnejší je zvuk, o to väčšia je jeho amplitúda.
Úder na kláves klavíra spôsobí, že kladivko udrie na dvojité alebo trojité struny, ktoré sa rozkmitajú.
Aby vznikol vysoký zvuk na strunovom nástroji, hudobník skráti strunu tým, že na ňu pritlačí prst.
Zvuk basy vzniká rozkmitaním strún buď brnkaním, alebo slákom.
Klapkami na saxofóne sa mení dĺžka stĺpca vzduchu, ktorý v nástroji kmitá. Čím je dĺžka väčšia, tým je zvuk nižší.
Fúkaním do saxofónu rozkmitá hráč plátok dreva nazývaný jazýček. Ten rozkmitá vzduch v saxofóne.
Udieranie na bubon a cimbal paličkami alebo drôtenými kefkami vyvoláva v nich kmitanie.
Pri hre na trúbku sa rozkmitajú pery hráča a od nich sa rozkmitá vzduch v nástroji.
Každý hudobný nástroj má svoj typický zvuk. Každý tón obsahuje ďalšie vysoké tóny, nazývané harmonické. Tie sú však príliš slabé na to, aby sme ich počuli ako oddelené tóny. Hudobné nástroje vydávajú rozdielne zvuky, pretože obsahujú rozdielne harmonické zložky.
Najväčší a najhlasnejší hudobný nástroj na svete je v Atlantic City v USA. Je to organ, ktorý má 33 112 píšťal a dokáže vydať zvuk rovnako mohutný ako 25 dychových orchestrov.
Na klavíri je možné hrať bez toho, že by sme sa dotkli klávesov. Stačí pridržať pravý pedál a zaspievať tón. Keď prestaneme spievať, začujeme rovnaký tón vychádzajúci z klavíra. Kmitanie nášho hlasu rozozvučí struny klavíra.
Ak kmitanie jedného predmetu vyvolá kmitanie iného predmetu, hovoríme o rezonancii. Každá struna klavíra kmitá pri istej frekvencii, ktorú voláme prirodzená frekvencia. Náš hlas rozkmitá struny v ich prirodzenej frekvencii.
Ak fúkneme do pohára, počujeme zvuk, ktorý vznikol kmitaním skla jeho prirodzenou frekvenciou. Niektorí speváci dokážu silným spevom na tejto frekvencii rozbiť pohár na črepy. Iba zvuk na prirodzenej frekvencii skla vyvolá dostatočne veľké kmitanie, aby k tomu došlo.
Strunové nástroje majú duté drevené časti – ozvučnice, ktoré zvuk zosilňujú. Keď sa struny po údere rozkmitajú, vďaka rezonancii sa rozkmitá i vzduch v ozvučnici.
Všetko má svoju prirodzenú frekvenciu. Roku 1940 sa v meste Tacoma v USA zrútil most. Na príčine bol vietor, ktorý rozkmital most jeho prirodzenou frekvenciou, čím vzniklo osudné kmitanie. Z tohto dôvodu vojaci neprechádzajú cez most pochodovým krokom, aby nevyvolali kmitanie na prirodzenej frekvencii mosta.
Zvuk nahrádza zrak
Niektoré zvieratá pomocou zvuku „vidia“. Netopiere sú schopné v noci vyhľadať svoju korisť a lietať v tme bez toho, že by do niečoho narazili. Využívanie zvuku na orientáciu v priestore sa nazýva echolokácia. Netopiere vysielajú zvukové signály vo forme veľmi vysokého piskotu a potom zachytávajú ich ozvenu – zvuky odrazené od okolitých predmetov. Čím kratší je čas medzi vyslaným signálom a ozvenou, tým sú bližšie k predmetu.
Netopiere počujú vyššie zvuky ako ktorékoľvek iné zvieratá, a to až do 210 000 Hz. Najvyššie zvuky, ktoré počujú ľudia, majú okolo 20 000 Hz. Zvuk s veľmi vysokou frekvenciou sa nazýva ultrazvuk.
Aby netopiere chytili lietajúci hmyz, sledujú výšku tónu odrazeného zvuku. Výška zvuku sa mení podľa toho, či sa hmyz približuje, alebo vzďaľuje. Fyzici to nazývajú Dopplerov jav.
Niektoré nočné motýle sa dokážu loviacim netopierom vyhnúť. Počujú totiž vysoké zvuky, ktoré netopiere vydávajú.
Veľryby a delfíny využívajú echolokáciu na orientáciu v mori. Podľa zvuku ozveny dokážu určiť druh predmetov v ich okolí.
Lode využívajú odrazené zvukové vlny na vyhľadávanie rýb, meranie hĺbky vody a na prieskum morského dna. Zariadenie, ktoré sa na to používa, sa volá sonar. Môže sa napojiť na počítač, ktorý odrazené zvuky spracuje a ukáže na obrazovke.
Vysoké zvuky, čiže zvuky s vysokou frekvenciou majú menší rozptyl v priestore ako nízke zvuky. Preto sa pre echolokáciu používa ultrazvuk. Je taký vysoký, že sa šíri vo forme úzkeho kužeľa, čo umožňuje určiť veľmi presne polohu objektu, od ktorého sa odráža.
Ultrazvuk sa používa na skúšanie materiálov. Pomocou neho sa napríklad kontrolujú lietadlá. Technici dokážu z ozvien zistiť, či v použitom kove nie sú trhliny.
Ultrazvuk umožňuje lekárom pozrieť sa na dieťa v brušku matky. Ozveny sa menia na elektrické signály, ktoré zobrazia plod na monitore.
Nie všetky živočíchy vnímajú zvuk tak ako my. Kobylka „počúva“ nohami. Máva nimi vo vzduchu a tak určuje, odkiaľ zvuk prichádza.
Hady nemajú uši, preto nepočujú zvuk vo vzduchu. Zachytávajú nízke zvuky zo zeme. Ryby počujú pomocou svojho tela.
Zemetrasenie alebo podzemné výbuchy spôsobujú v Zemi mohutné kmitanie, ktorému hovoríme seizmické vlny. V rôznych druhoch zemín a kvapalín sa šíria rôznou rýchlosťou. Meraním ich rýchlosti geológovia určujú, ako vyzerá vnútro Zeme. Seizmické vlny sa používajú aj na hľadanie ropy.
Keď nás míňa pretekársky automobil, zdá sa nám, že sa výška jeho zvuku mení. Keď sa blíži, zvuk, ktorý počujeme, sa zvyšuje. Keď sa vzďaľuje, výška zvuku klesá. Ide o jav, ktorý voláme Dopplerov jav. Pretože sa auto pohybuje smerom k nám, každú sekundu zachytíme viac kmitov, a teda sa zvuk zvyšuje. Tým, že sa auto vzďaľuje, dostáva sa k nám za sekundu stále menej kmitov a výška zvuku sa znižuje.
Z čoho sú veci?
Ak sa pozornejšie pozrieme na veci okolo nás, zistíme že sú to tuhé látky, kvapaliny alebo plyny.
Tuhé látky si udržiavajú svoj tvar. Stále zaberajú rovnaký priestor.
Tuhé látky sa nedajú stlačiť do menšieho priestoru.
Tuhé látky sa nezačnú pohybovať, pokiaľ na ne niečo netlačí či ich neťahá.
Niektoré tuhé látky majú väčšiu tvrdosť ako iné.
Niektoré tuhé predmety sú na svoju veľkosť ľahké, iné zas priťažké.
Niektoré tuhé látky, ako piesok, sa skladajú z veľmi malých častíc.
Kvapaliny sa môžu voľne pohybovať a tiecť.
Niektoré kvapaliny sa ťažšie nalievajú ako iné.
Kvapaliny sa nedajú stlačiť do menšieho priestoru.
Kvapaliny nemajú vlastný tvar. Prispôsobia sa akémukoľvek tvaru nádoby.
Kvapaliny i plyny majú schopnosť tiecť. Voláme ich preto tekutiny.
Para je plyn, ktorý vydáva kvapalina. Pri benzínových čerpadlách cítime pach benzínových pár.
Voda môže byť kvapalinou, tuhou látkou alebo aj plynom. Keď mrzne, voda sa mení na ľad. Keď voda vrie, mení sa na plyn, paru.
Plyny sa dajú stlačiť do menšieho priestoru.
Plyny sa voľne pohybujú v okolitom prostredí. Nemajú vlastný tvar. Zaplnia ľubovoľnú nádobu a prispôsobia sa jej tvaru.
Vzduch je zmes rôznych plynov. Väčšinu plynov nevidíme.
Najtvrdšia vec na svete je diamant. Je taký tvrdý, že rozreže i sklo. Umelé diamanty sa používajú v rôznych obrábacích strojoch.
Atómy a molekuly
Všetko okolo nás sa skladá z veľmi malých neviditeľných častíc, ktoré nazývame atómy a molekuly.
Predstavme si, že by sme dokázali deliť zrnko piesku na stále menšie a menšie diely. Nakoniec by sme dostali diel alebo časticu, ktorá by sa už ďalej deliť nedala. Tento najmenší možný diel piesku sa volá molekula.
Celý vesmír sa skladá z rôznych atómov a molekúl. Molekuly vznikajú spojením dvoch alebo viacerých atómov. Väčšina molekúl obsahuje iba niekoľko atómov, ale sú molekuly, ktoré ich majú tisícky.
Molekula vody obsahuje tri atómy, dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka.
Existuje okolo 105 rôznych druhov atómov. Všetky sa skladajú z ešte menších častíc, ktoré nazývame protóny, neutróny a elektróny.
Rôzne atómy obsahujú rôzne množstvo protónov, neutrónov a elektrónov.
Slovo „atóm“ pochádza z gréckeho slova, ktoré znamená „nedá sa deliť“.
Už pred 2400 rokmi sa Gréci domnievali, že veci sa skladajú z atómov. Tejto myšlienke sa nasledujúcich 2000 rokov nevenovala pozornosť. Až roku 1808 urobil John Dalton niekoľko pokusov, ktoré potvrdili, že atómy naozaj existujú.
Elektróny obiehajú okolo jadra. Na obežnej dráhe ich udržiava elektrická sila. Majú elektrický náboj, čo znamená, že sú elektricky nabité. Sú dva druhy elektrických nábojov, kladný a záporný.
Elektróny majú záporný náboj, protóny majú kladný náboj, neutróny nemajú žiadny náboj. Pretože počet elektrónov a protónov v atóme je rovnaký, je medzi kladnými a zápornými nábojmi rovnováha.
Kvapni niekoľko kvapiek atramentu do pohára vody. Po čase sa všetok atrament rovnomerne rozptýli vo vode. Je to preto, lebo molekuly v kvapalinách sa neustále pohybujú a narážajú do seba. Podobne i molekuly plynov sa neprestajne pohybujú všetkými smermi. To spôsobuje, že vôňu kvetov cítime aj na druhom konci miestnosti. Ich vôňu k nám vzduchom prinesú pohybujúce sa molekuly.
Šírenie molekúl v kvapalinách a plynoch voláme difúzia. Molekuly plynu sa pohybujú oveľa rýchlejšie ako molekuly kvapalín. Atrament preto potrebuje viac času, aby sa rozptýlil vo vode, ako vôňa vo vzduchu.
Každý atóm má jadro, ktoré obsahuje protóny a neutróny.
V atóme je počet protónov a elektrónov rovnaký.
Protóny a neutróny drží v jadre spolu veľmi veľká sila.
Jadro atómu má v sebe veľké množstvo energie.
Vnútro atómu je zväčša prázdny priestor. Jadro je asi 10 000-krát menšie ako samotný atóm.
Elektróny obiehajú okolo jadra. Sú veľmi ľahké. Jeden elektrón má hmotnosť asi 1/2000 protónu.
Atómy a molekuly sú také malé, že v jednom zrnku piesku je asi toľko atómov, koľko je zrniek na pláži.
Keď sa jadro atómu rozdelí alebo keď sa dve jadrá spoja a vytvoria nové jadro, uvoľní sa obrovské množstvo energie, ktorú nazývame jadrová energia. Delenie jadra voláme štiepenie a spájanie jadier syntéza.
Keď sa jadrová energia uvoľňuje pomaly, dá sa využiť na výrobu elektriny v jadrových elektrárňach. Ak sa však uvoľní naraz, nastane obrovský výbuch. Na tomto princípe je založená atómová bomba.
Jadrové elektrárne používajú ako palivo urán. Miesto, kde dochádza k štiepeniu jadier, sa volá reaktor. Je obklopený hrubým betónovým obalom, ktorý bráni úniku nebezpečného jadrového žiarenia.
Tuhé látky, kvapaliny a plyny
Atómy v tuhých látkach sa nachádzajú tesne vedľa seba. Neustále vykonávajú kmitavý pohyb, ale keďže ich k sebe pútajú a udržiavajú v radoch veľmi veľké sily, nemôžu sa voľne pohybovať.
Tuhé látky nemožno stlačiť do menšieho priestoru, pretože ich atómy sú tesne vedľa seba. Svoj tvar zachovávajú preto, lebo ich atómy sú k sebe priťahované veľkou silou.
Molekuly v kvapalinách sú tiež blízko vedľa seba, ale medzi nimi nepôsobia také veľké sily ako v tuhých látkach. Molekuly sa môžu rôzne pohybovať a vymieňať si navzájom miesta. Kvapaliny preto tečú a menia tvar. Stlačiť ich však nemožno, pretože ich molekuly sú tesne vedľa seba.
V plynoch s molekuly pohybujú veľmi rýchlo a všetkými smermi. Sily držiace molekuly pohromade sú veľmi slabé, takže plyny sa ľahko rozptyľujú. Keďže medzi molekulami sú veľké medzery, dajú sa plyny ľahko stlačiť do menšieho priestoru.
Kvapka vody vyzerá tak, ako keby mala pružný obal. Spôsobuje to povrchové napätie. Kvapky sa tvoria preto, lebo molekuly kvapaliny pôsobia na seba veľkými silami.
Vlasy maliarskeho štetca držia spolu, keď sú mokré, no oddelia sa, keď uschnú. Príčinou sú molekuly kvapaliny, ktoré sa navzájom priťahujú.
Kvapalina sa rozleje, ak príťažlivá sila molekúl podložky je silnejšia ako sily, ktoré udržiavajú molekuly kvapaliny pohromade.
Voda sa neudrží na perí kačky, pretože je pokryté vrstvou tuku, ktorý molekuly vody nepriťahuje.
Uterák saje vodu do seba. Voda sa dostáva do nepatrných medzier medzi jeho vláknami. Tento jav sa vo fyzike nazýva kapilarita. Plastické látky nenasávajú kvapalinu, pretože nemajú medzery ako uterák.
Voda sa k listom rastliny dostáva z pôdy. Je to možné preto, lebo korene majú v sebe jemné rúročky – kapiláry, ktorými rastlina nasáva vlahu.
Niektoré kvapaliny, ako voda, sú riedke a ľahko sa prelievajú. Iné, napr. med, sú hustejšie a lejú sa pomaly. Túto vlastnosť kvapalín, ktorej príčinou je vnútorné trenie, voláme viskozita.
Skús vyliať z nádoby med, ktorý bol niekoľko hodín v chladničke. Čím sú kvapaliny chladnejšie, tým vyššia je ich viskozita. Ohrievaním sa viskozita znižuje.
Sklo nie je tuhá látka, ale kvapalina. Nevidíme, že tečie, lebo má veľmi vysokú viskozitu. Veľmi staré okná sú naspodku hrubšie, pretože sklo za ten čas stieklo dolu.
Ak do kávy pridáme cukor, káva s cukrom sa zmiešajú a vytvoria roztok. Cukor sa v káve rozpustí.
Vec, ktorá sa rozpustí, ako napr. soľ, sa volá rozpustná látka. Látka, ako napr. voda, v ktorej sa vec rozpúšťa, je rozpúšťadlo.
Niektoré látky sa v iných látkach nerozpúšťajú. Olej a tuk sa vo vode nerozpustia. V chemickej čistiarni sa na odstraňovanie mastných škvŕn používa ako rozpúšťadlo chemikália tetrachlórmetán. Používa sa iba v čistiarňach, pretože pri čistení vznikajú jedovaté výpary.
Ohrev a ochladzovanie
Pri ohrievaní sa veci nepatrne zväčšujú. Zaberajú viac miesta, ako keď sú chladné. Nazývame to teplotná rozťažnosť. Pri ochladzovaní sa opäť zmenšujú na pôvodnú veľkosť. Tento jav sa volá sťahovanie alebo kontrakcia.
Vlož otvorenú fľašu z plastu do chladničky. Keď je chladná, nasaď na jej hrdlo balón. Potom vlož fľašu do nádoby s horúcou vodou. Pozoruj ako sa bude balón nafukovať. Deje sa to preto, lebo vzduch sa ohrievaním rozťahuje. Vlož fľašu opäť do chladničky. Balón spľasne, pretože vzduch sa ochladzovaním sťahuje.
V teplomere sa využíva teplotná rozťažnosť látok. V sklenenej rúrke sa nachádza zafarbená kvapalina. Keď sa teplomer ohrieva, kvapalina v rúrke stúpa hore. Je to preto, lebo kvapalina sa rozťahuje viac ako sklo. Keď sa teplomer ochladzuje, kvapalina sa stiahne a klesne dolu.
Aj tuhé látky sa rozťahujú, keď sa ohrejú. Stredná časť mostu Humber Bridge v Anglicku je dlhá 1410 m. V lete je jej dĺžka o vyše pol metra väčšia ako v zime.
Atómy a molekuly sa neustále pohybujú a narážajú do seba. Čím je vyššia teplota, tým rýchlejší je ich pohyb a silnejšie nárazy. To spôsobuje, že zaberajú viac miesta.
Rozťažnosť vecí závisí od ich veľkosti, od materiálu, z ktorého sú zhotovené, a od toho, ako sa ohrejú. Malé veci sa rozťahujú menej, veľké veci viac.
Plyny sa rozťahujú viac ako kvapaliny a kvapaliny viac ako tuhé látky. Čím viac sa zmení teplota, tým viac sa zmení veľkosť.
Plyny sa rozťahujú asi 1 000-krát viac ako tuhé látky.
Kvapaliny môžu zväčšiť svoj objem 10 až 100-krát viac ako tuhé látky.
Ochladzovaním nadobúdajú veci pôvodnú veľkosť.
Pri stavbe cesty sa v betóne nechávajú medzery. Ti umožňujú, aby sa betón mohol v lete rozťahovať.
Železničné trate sa musia stavať tak, aby sa koľajnice v letných dňoch mohli rozťahovať.
Oceľ má väčšiu rozťažnosť ako drevo.
Elektrické drôty na stĺpoch nie sú úplne napnuté. Je to preto, aby sa v zime, keď sa stiahnu, nepretrhli.
Gitary na javisku treba často dolaďovať, pretože silné reflektory ich ohrievajú. Oceľ sa rozťahuje viac ako drevo, takže oceľové struny sa uvoľnia a znejú inak.
Ak sa viečko na fľaši so zaváraninou nedá odkrútiť, podrž ho chvíľu pod kohútikom s teplou vodou. Keďže kov sa rozťahuje viac ako sklo, viečko sa uvoľní. Ak pingpongovú loptičku náhodou prišliapneme, stačí ju vložiť do teplej vody. Vzduch v jej vnútri sa roztiahne a vráti loptičke pôvodný tvar.
Aká ťažká je nejaká vec vzhľadom na svoju veľkosť, čiže aká je jej hustota, závisí od toho, ako sú jej atómy od seba vzdialené. Keď sa niečo roztiahne, vzdialenosť medzi atómami sa zväčší a hustota látky je menšia.
Teplý vzduch stúpa nahor. Je to preto, lebo pri rozťahovaní sa jeho hustota zmenší a je teda ľahší ako studený vzduch. Teplo sa v kvapalinách a plynoch prenáša práve týmto spôsobom. Nazýva sa to prúdenie.
Nikdy nelej do pohára horúcu vodu. Sklo je zlým vodičom tepla, a tak sa vnútro pohára roztiahne, ale vonkajšia časť zostane chladná a neroztiahne sa. Pohár preto praskne.
Nikdy neohrievajte obaly sprejov, ani ich nehádžte do ohňa. V sprejoch sú stlačené plyny. Ich ohrevom by vznikol taký tlak, že by sprej vybuchol.
Bod varu a bod mrazu
Veci môžu byť tuhé látky, kvapaliny alebo plyny a môžu sa meniť z jednej formy na inú. Keď voda zamrzne, zmení sa na ľad. Keď voda vrie, mení sa na paru. Keď sa ľad topí, mení sa z tuhej látky späť na kvapalinu. Vriaca voda sa mení na plyn, paru. Ak chceme niečo zmeniť z tuhej látky na kvapalnú a ďalej z kvapalnej na plynnú látku, musíme to ohrievať. Ohrevom dodávame veci tepelnú energiu. Táto energia spôsobuje zrýchlený pohyb molekúl.
Ak ohrievame vodu, jej teplota sa zastaví na 100 °C a ďalej už nestúpa. Keď sa para ochladí pod 100 °C, mení sa opäť na vodu. Nazývame to kondenzácia. Voda mrzne a mení sa na ľad pri 0 °C. Je to bod mrazu. Ľad sa roztápa a mení na vodu pri 0 °C. táto teplota sa volá teplota topenia. Voda vrie a mení sa na paru pri 100 °C. Je to bod varu.
Keď ohrievame tuhú látku, jej molekuly kmitajú stále viac a viac. Nakoniec sú kmity také veľké, že sa molekuly neudržia v pôvodnej polohe. Keď nastane tento stav, tuhá látka sa mení na kvapalinu.
Keď ohrievame kvapalinu, molekuly sa pohybujú stále rýchlejšie a rýchlejšie, až sa rozletia na všetky strany a vytvoria plyn. Keď kvapalina dosiahne určitú teplotu, začne vrieť. Začnú sa v nej tvoriť bubliny plynu, ktoré vystupujú na povrch.
Aby sa plyn zmenil na kvapalinu alebo kvapalina na tuhú látku, musíme ich ochladiť. To odoberie látke tepelnú energiu, spomalí pohyb molekúl. Keď chceme vodu premeniť na ľad, musíme ju vložiť do chladničky, ktorá jej odoberie energiu.
Keď máme mokrú pokožku, pociťujeme chlad. Je to preto, lebo sa z nej odparuje voda. Voda pri premene na paru odoberá z pokožky tepelnú energiu.
Voda sa z mokrej bielizne odparí rýchlejšie, keď je horúco, keď fúka vietor a keď je rozvešaná tak, že vzduch má k nej voľný prístup.
Kocky ľadu ochladzujú nápoj, keď sa roztápajú. Ako všetky tuhé látky, aj ľad potrebuje na to, aby sa roztopil, tepelnú energiu. Túto energiu odoberá z okolitej kvapaliny a tým nápoj ochladí.
Keď sa vodná para z našich úst dostane na studené okno, mení sa na drobné kvapôčky vody, od ktorých sa sklo zahmlí. Tento jav voláme kondenzácia.
Na vrchole Mount Everestu, kde je tlak vzduchu nižší, vrie voda už pri 70 °C. čím nižší je tlak vzduchu, tým nižší je bod varu kvapalín.
Rôzne veci vrú a zamŕzajú pri rôznych teplotách. Voda mrzne pri 0 °C a vrie pri 100 °C. oceľ sa taví pri viac ako 1 400 °C. olej na vyprážanie vrie pri viac ako 200 °C.
Bod topenia a bod varu sa zmení, ak do vody pridáme soľ. Slaná voda zamŕza pri nižšej teplote a vrie pri vyššej teplote ako obyčajná voda.
Ortuť zamŕza pri -39 °C. na veľmi studených miestach sa preto ortuťové teplomery nemôžu používať.
Potraviny sa skôr uvaria v slanej vode, pretože tá vrie pri vyššej teplote ako obyčajná voda.
Keď kvapaliny zamrznú a zmenia sa na tuhé látky, väčšina z nich zaberá menej miesta. Voda je však výnimkou, pretože keď sa z nej vytvorí ľad, zaberie viac miesta. To je príčina, pre ktorú praskajú v zime vodovodné potrubia. Voda v nich zamrzne a rúrky roztrhne.
Keď sa akákoľvek kvapalina zmení na plyn, plyn zaberie oveľa viac miesta. Na tomto princípe pracuje parný stroj. Voda v kotle stroja sa ohrieva a mení na paru. Para zaberá oveľa viac miesta ako voda, pričom tlačí na piest vo valci striedavo z oboch strán.
Počasie
Tvorcami počasia na celom svete sú Slnko, Zem, voda a vzduch.
Slnečné teplo spôsobuje, že voda z pevnín a morí sa odparuje a mení sa na neviditeľnú vodnú paru, ktorá stúpa nahor do atmosféry.
Keď sa vodná para dostane do studeného vzduchu, zráža sa do drobných kvapiek.
Milióny vodných kvapôčok sa zhlukujú dohromady a vytvárajú oblaky.
Kvapôčky vo vnútri oblaku sa spájajú a vytvárajú väčšie kvapky. Keď sú dostatočne ťažké, padajú ako dážď.
Dažďová voda steká do horských potokov, ktoré sa spájajú do riek.
Voda z riek sa dostane späť do morí. Tam sa začína kolobeh vody odznova.
Nová voda sa netvorí. Všetka voda, ktorá padá ako dážď, pochádza z oceánov, jazier a vlhkých miest na povrchu Zeme. Tá istá voda už spadla na zem ako dážď, sneh alebo ľadovec mnohokrát predtým. Voda na Zemi sa dostáva do obehu stále znova a znova. Voláme to kolobeh vody v prírode.
Nie zo všetkých oblakov prší. Ak sa oblak dostane do teplého vzduchu, vyparí sa.
Keď je oblak vo veľmi chladnom vzduchu, vodné kvapôčky sa premenia na ľadové kryštáliky. Keď sa ľadové kryštáliky neroztopia, spoja sa a padajú ako ľadovec alebo sneh.
Snehové vločky sa skladajú z drobných kúskov ľadu pravidelného tvaru. Volajú sa kryštáliky. Každá snehová vločka sa líši od ostatných, pretože obsahuje kryštáliky rôznych veľkostí a tvarov.
Množstvo vodnej pary vo vzduchu voláme vlhkosť. Teplý vzduch obsahuje viac vodnej pary ako studený vzduch. Keď je vlhkosť vzduchu vysoká, máme pocit, že pokožka je lepkavá. Vo vzduchu je totiž toľko vody, že náš pot sa nemôže odparovať.
Po chladnej noci sa vonku objaví rosa. Je to preto, lebo chladný nočný vzduch obsahuje menej vodnej pary ako teplý vzduch. Vodná para sa potom mení, kondenzuje, na kvapôčky. Ak je teplota nižšia ako 0 °C, vodná para zamŕza a vytvára inovať.
Príčinou vzniku vetra je Slnko. Zem je pri rovníku teplejšia ako na póloch, pretože rovník je bližšie k Slnku. Vzduch sa nad rovníkom ohrieva a stúpa nahor, nad pólmi sa ochladzuje a klesá dolu. Tým vznikajú mohutné vzduchové prúdy, ktoré premiestňujú vzduch okolo Zeme.
Tlak, ktorým atmosféra tlačí na zemský povrch, voláme atmosférický tlak.
Atmosférický tlak je nižší ako na miestach, kde teplý vzduch stúpa, napríklad na rovníku.
Atmosférický tlak je vyšší na miestach, kde chladný vzduch klesá. Tak je to napríklad na póloch.
Tým, že sa v oblasti vysokého a nízkeho tlaku pohybujú okolo zemegule, mení sa počasie zo dňa na deň.
Vietor vzniká prúdením vzduchu z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkeho tlaku.
Keďže sa Zem otáča, vetry sa stáčajú bokom od smeru prúdenia.
Na každej pologuli dujú tri základné druhy vetrov: pasáty, polárne vetry a západné vetry.
Najväčšia krúpa ľadovca v histórii sa našla v Kansase v USA. Mala šírku 19 cm, hmotnosť 758 g a veľkosť melónu.
Obrovské veterné smršte s dažďom sa tvoria nad morom v blízkosti rovníka, kde je vlhký a teplý vzduch. Voláme ich hurikány, tajfúny alebo cyklóny, podľa toho, kde vznikajú.
Tornádo je vzdušný vír lievikovitého tvaru s priemerom okolo 100 m. horúci vzduch v jeho strede prúdi rýchlosťou viac ako 600 km/h, strháva všetko, čo mu príde do cesty, a spôsobuje obrovské škody.
Prvky a zlúčeniny
Všetky veci vo vesmíre sa skladajú z atómov. Všetko okolo nás je zložené z týchto atómov v rôznych kombináciách. Veci, ktoré sa skladajú z jedného druhu atómov, sa nazývajú chemické prvky. Doteraz poznáme viac ako 105 prvkov. Veci, ktoré sa skladajú z rôznych druhov atómov, čiže atómov rôznych prvkov zlúčených dohromady, voláme zlúčeniny.
Najmenšia časť prvku je atóm.
Molekuly sú zložené z dvoch alebo viacerých atómov.
Najmenšia časť zlúčeniny je molekula.
Slovo „prvok“ znamená „stavebný blok“.
Sklo je zlúčenina troch prvkov, kremíka, sodíka a kyslíka.
Voda je zložená z dvoch prvkov, vodíka a kyslíka.
Každý prvok má značku pozostávajúcu z jedného alebo dvoch písmen. Zlúčeniny označujeme vzorcami. Vzorce ukazujú, aké prvky zlúčenina obsahuje. Číslo za značkou udáva koľko atómov každého prvku sa v molekule nachádza. Voda je zlúčenina. Každá molekula vody obsahuje dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. Jej vzorec je H2O.
Soľ je zlúčenina. Jej názov je chlorid sodný.
Zlúčeniny nemajú rovnaké vlastnosti ako prvky, z ktorých sa skladajú. Soľ, ktorú pridávame do jedla je zlúčenina dvoch prvkov, sodíka a chlóru. Sodík je lesklý kov a chlór je zelený plyn. Každý z týchto prvkov je sám o sebe veľmi nebezpečný.
Hrdza je zlúčenina s názvom oxid železitý.
Všetko, čo je zo železa, začne hrdzavieť, ak to necháme dlhší čas vonku. Atómy železa sa zlučujú s kyslíkom zo vzduchu a vytvárajú novú zlúčeninu, hrdzu. Tento proces sa nazýva chemická reakcia. Zlúčenina vzniká vždy vtedy, keď sa atómy rozličných prvkov zlúčia alebo spolu reagujú.
Vzduch obsahuje niekoľko plynov. Ich atómy sa zmiešali, ale nezlúčili sa. Vzduch je preto zmes, a nie zlúčenina. Obsahuje tri prvky dusík, kyslík a argón, a jednu zlúčeninu, oxid uhličitý.
Po celé stáročia si ľudia mysleli, že všetko na svete sa skladá zo vzduchu, zeme, ohňa a vody. Domnievali sa, že keď ich budú vzájomne miešať v rôznych pomeroch, dokážu jednu vec premeniť na druhú. Niektorí ľudia, volali ich alchymisti, sa pokúšali premeniť obyčajné kovy na zlato.
Asi pred sto rokmi ruský vedec Dmitrij Mendelejev usporiadal všetky dovtedy známe chemické prvky do tabuľky, ktorú voláme periodická sústava prvkov. Prvky v tabuľke sú zoskupené podľa podobných vlastností. Tabuľka tiež udáva, ktoré prvky spolu reagujú a vytvárajú zlúčeniny.
Diamant a tuha ceruzky, grafit, sa skladá z rovnakého prvku, uhlíka. Majú však rozdielne vlastnosti, lebo atómy, z ktorých sa skladajú, sú spojené odlišným spôsobom.
Oheň
Ak sa nejaká látka dostatočne ohreje, začne horieť. Keď už raz horí, vydáva toľko tepelnej energie, že horenie pokračuje samo. To, že palivá horia, využívame na varenie, vykurovania a pohon strojov. Keď sa však oheň vymkne spod kontroly, je veľmi nebezpečný.
Horenie je chemická reakcia. Látka začne horieť, ak sa dostatočne zohreje na to, aby reagovala s kyslíkom z okolitého vzduchu.
Ako pri všetkých chemických reakciách, aj pri horení vznikajú nové zlúčeniny. Dym a popol sú zmesou týchto zlúčenín.
Aby oheň horel, sú potrebné tri veci: teplo, palivo a kyslík. Ak jedna z týchto vecí začne chýbať, oheň zhasne.
Sadze sú prášok zložený z drobných čiastočiek prvku uhlíka. Mnohé látky, ak drevo alebo uhlie, obsahujú uhlík. Keď horia, uhlík reaguje s kyslíkom, pričom vzniká dym. No ak nie je dostatok kyslíka, ktorý by s uhlíkom reagoval, vznikajú sadze.
Oheň odoberá kyslík zo vzduchu a tvorí dym, ktorý je často rovnako nebezpečný ako plamene. Dym z plastov, penovej gumy a niektorých farieb je aj v malých množstvách smrteľne jedovatý. Preto požiarnici používajú dýchacie prístroje alebo plynové masky.
Oheň sa môže šíriť prúdením. Vzdušné prúdy prenášajú teplo, dym a horiace časti látok na iné miesta. Tam, kde dopadnú na zem, môžu spôsobiť nový požiar.
Oheň sa môže šíriť žiarením. Tepelné žiarenie z plameňov ohrieva veci v blízkosti ohňa. Nakoniec sa tak ohrejú, že sa vznietia.
Oheň sa môže šíriť i vedením. Hoci kov nehorí, môže prenášať teplo ohňa vedením a zapáliť veci, ktorých sa dotýka.
Ak zadáš, že niekde horí, krič „Horí!“, aby si varoval ostatných ľudí. Ak ti hrozí nebezpečenstvo, rýchlo zatelefonuj na požiarnu stanicu. Nikdy sa nepokúšaj uhasiť oheň sám.
Ak sa ohňu odoberie palivo, teplo alebo kyslík, zhasne. Oheň sa hasí rôznym spôsobom, podľa toho, čo horí.
Ak sa zavrú dvere a okná v dome, oheň nemá prísun čerstvého kyslíka. Tým sa jeho šírenie spomalí.
Ak sa na horiace drevo alebo papier vyleje voda, odoberie sa ohňu teplo. Bez tepla oheň nehorí.
Ak na niekom horia šaty, kotúľame ho po dlážke v deke alebo závese, čím zamedzíme prítupu kyslíka k plameňom.
Na panvicu s horiacim tukom alebo olejom stačí položiť pokrievku alebo mokrý uterák. Oheň nebude mať kyslík. Nikdy nelej na horiaci olej vodu. Olej sa rozstrekne a bude horieť ďalej, pretože na vode pláva.
Ak horí elektrický spotrebič, treba ihneď vypnúť prúd a použiť plynový alebo snehový hasiaci prístroj. Elektrické zariadenia nikdy neslobodno hasiť vodou, pretože voda je vodič elektriny.
Hasiace prístroje sa plnia vodou, penou, práškom alebo plynom. Využívajú sa pri hasení rôznych horiacich látok.
Voda sa používa pri väčšine požiarov, okrem horiacich kvapalín a elektrických zariadení.
Pena sa používa na hasenie horiacich kvapalín. Nesmie sa použiť na hasenie elektrické zariadenie.
Práškový hasiaci prístroj slúži na hasenie horiacich kvapalín a elektrických zariadení.
Snehový hasiaci prístroj obsahuje oxid uhličitý a používame ho na hasenie horiacich kvapalín a elektrických zariadení.
Na hasenie elektrických zariadení a kvapalín sa tiež používa plyn halón.
Nikdy nevdychuj výpary, ktoré vznikajú pri použití plynových hasiacich prístrojov.
Pri horení vznikajú horúce plyny, ktoré zaberajú viac miesta ako horiaca látka. Horúce plyny zo spaľovaného paliva sa rozpínajú vo valcoch automobilového motora.
Rozpínanie plynu vo valcoch motora dáva do pohybu piesty. Raketové a prúdové motory využívajú na pohyb prúd horiacich plynov, ktoré vytryskujú zo zadnej časti motora.
Najvýkonnejšia požiarnická striekačka na svete je schopná za tri minúty postriekať hasiacou penou plochu veľkú ako futbalové ihrisko. Používa sa na letiskách pri požiaroch lietadiel.
Materiály
Veci okolo nás sú vyrobené z rôznych materiálov. Niektoré materiály pochádzajú z rastlín, zvierat alebo z nerastov vyťažených zo zeme. Voláme ich prírodné materiály. Iné materiály vznikajú v chemických továrňach. Hovoríme im umelé alebo syntetické materiály. Vedci neustále skúmajú atómy a molekuly a navrhujú nové syntetické materiály.
Mnoho vecí sa vyrába z kovov alebo ich zmesí, ktoré voláme zliatiny. Kovy sa nachádzajú v rudách, ktoré sa ťažia zo zeme. Kovy sa z rudy oddeľujú tavením pri vysokých teplotách.
Meď a bronz boli prvé kovy, ktoré ľudia používali. Dnes sú najpoužívanejšími kovmi železo a oceľ. Oceľ je zmes železa a malého množstva uhlíka.
Nehrdzavejúca oceľ je špeciálny druh ocele, ktorý nehrdzavie.
Hliník je veľmi ľahký kov, a preto sa využíva pri stavbe lietadiel.
Tisíce rokov používali ľudia hlinu na výrobu hrncov a džbánov. Hlina sa formuje za vlhka a potom sa vypaľuje, aby stvrdla. Materiály ako hlina sa nazývajú keramické materiály.
Keramické materiály sa používajú na rôzne účely. Z porcelánu sa robia šálky a taniere. Tehly a škridly sa používajú v stavebníctve. Medzi tieto materiály patrí aj sklo.
Keramické materiály odolávajú veľkým teplotám. Nové, pevné keramické materiály sa dnes používajú v automobilových motoroch.
Plátno a látky sa robia z tenkých nitiek, vlákien. Niektoré vlákna ako vlna, bavlna a hodváb pochádzajú z rastlín alebo zvierat. Voláme ich prírodné vlákna.
Veľa tkanín sa vyrába zo syntetických vlákien, ako sú nylon, silon a polyester. Špeciálne vlákno kevlar je dokonca pevnejšie ako oceľ a je pritom veľmi ľahké. Používa sa v lietadlách a lodiach.
Väčšina plastických látok sa vyrába zo zlúčenín, ktoré obsahuje ropa. Existuje veľa rôznych plastických látok, z ktorých sa vyrábajú rôzne výrobky.
PVC (polyvinylchlorid) sa používa na výrobu vodovodných potrubí, tašiek a vreciek, plášťov do dažďa, záhradných hadíc a podlahových krytín.
Polyetylén slúži na výrobu odpadových nádob, vedier, fliaš a potravinových obalov.
Z polyesterov sa zhotovujú tkaniny, sklenené vlákna na výrobu trupov člnov, karosérií áut a udíc.
Nylon sa využíva na výrobu odevov, kobercov, rybárskych sietí, strún na tenisové rakety, malých ozubených koliesok a guľkových ložísk.
Z akrylov sa vyrábajú vlákna na šaty a deky. Používajú sa aj pri výrobe farieb.
Z epoxidových živíc sa robia silné lepidlá.
Z polystyrénu sú šálky, misky, jednorazové obaly a obkladové panely.
Plexisklo je druh akrylu. Vyrábajú sa z neho bezpečnostné okuliare, okná lietadiel a kontaktné šošovky.
Vlákna a plasty patria do skupiny zlúčenín, ktoré nazývame polyméry. Polyméry sa líšia od ostatných zlúčenín, pretože ich molekuly sú veľmi dlhé. Skladajú sa z veľkého množstva malých molekúl spojených do reťazca.
Prvý nylon vyrobili v USA roku 1938. bol výsledkom práce vedcov z New Yorku a Londýna a dostal meno podľa týchto miest (NY-Lon).
Stromy sa rúbu kvôli drevu, n zničia sa pritom celé lesy, ktoré sa nedajú nahradiť. Lesy sú nevyhnutné na zachovanie rovnováhy plynov a vlhkosti v atmosfére.
Prírodné materiály ako drevo sú biologicky rozložiteľné. Keď ich odhodíme, zhnijú. Väčšina syntetických materiálov, ako napr. plasty, znečisťuje prírodu, pretože sa nikdy nerozloží.
Dnes sa vyrábajú už aj také plasty, ktoré mikroorganizmy dokážu rozložiť. Nevyrábajú sa z ropy a sú zatiaľ drahšie, no neznečisťujú životné prostredie.
Elektrina okolo nás
Každý z nás pozerá televíziu, zapína a vypína svetlá, telefonuje. To všetko by nebolo možné, keby sme nemali elektrinu. Život bez elektriny by bol celkom iný, ako je.
Elektrinu ľudia nevynašli. Objavili ju starí Gréci asi pred 2000 rokmi. No vyrábať elektrinu a využívať ju sme sa naučili iba pred 150 rokmi.
Elektrina je forma energie. Dá sa premeniť na tepelnú energiu, svetelnú energiu a zvukovú energiu. Dá sa premeniť aj na pohybovú energiu, ktorá poháňa stroje.
Niektoré zvieratá vyrábajú vlastnú elektrickú energiu. Paúhor elektrický využíva elektrinu na to, aby svoju korisť omráčil alebo zabil. Vo svojom chvoste skladuje toľko elektrickej energie, že by dokázala rozsvietiť niekoľko žiaroviek. Elektrický výboj paúhora môže zabiť i človeka.
Tečúca elektrina
Mnohé veci okolo nás potrebujú pre svoju činnosť elektrinu. Niektoré z nich, napr. baterky, používajú energiu z batérií. Iné veci, ako lampy a televízory, odoberajú energiu zo zásuvky, kam sa dostane z elektrárne po drôtoch.
Elektrina môže prúdiť alebo sa dá viesť cez niektoré látky lepšie ako cez iné. Látky, cez ktoré elektrina prúdi ľahšie, sa volajú vodiče. Látky, cez ktoré elektrina nemôže prejsť, sa volajú izolanty.
Sklo a keramické látky sú izolanty.
Drevo je izolant.
Vzduch je izolant.
Vo vnútri prívodnej šnúry elektrospotrebiča sú kovové drôty, ktoré vedú elektrinu.
Guma je izolant.
Voda vedie elektrinu.
Kolíky v zástrčke sú z kovu, aby mohli privádzať elektrinu zo zásuvky.
Zástrčky sa robia z gumy alebo plastov, pretože sú to izolanty.
Kovy sú dobré vodiče. Preto sa používajú na výrobu drôtov, ktorými sa prenáša elektrická energia. Väčšina plastov patrí medzi izolanty. Kovové vodiče sú preto pokryté vrstvou plastov, ktoré nás chránia pred elektrickým šokom.
Elektróny v atómoch nesú elektrický náboj. Keď elektróny prúdia spolu jedným smerom, nesú elektrické náboje so sebou. Prúdiaca elektrina sa nazýva elektrický prúd.
Látky, ktoré vedú elektrinu, ako kovy, majú elektróny, ktoré sa môžu voľne pohybovať. Je to tak preto, lebo elektróny nie sú v atómoch vodičov viazané veľkými silami. Elektróny sú schopné prenášať elektrinu z jedného miesta na druhé.
Elektróny v izolantoch sú v atómoch udržiavané väčšími príťažlivými silami ako vo vodičoch. Keďže sa elektróny nemôžu pohybovať, izolanty elektrický prúd nevedú.
Množstvo elektrického prúdu, ktoré pretečie drôtom každú sekundu, sa meria v ampéroch (A).
Krátke hrubé drôty majú menší odpor ako dlhé tenké drôty.
Odpor sa meria v jednotkách, ktoré nazývame ohmy (Ω).
Niektoré látky vedú elektrinu lepšie ako iné látky. Ich vodivosť sa určuje podľa toho, aký odpor kladú elektrickému prúdu. Elektrický odpor drôtu závisí od materiálu, dĺžky a hrúbky drôtu. Čím je odpor drôtu nižší, tým je drôt lepší vodič. Drôty sa najčastejšie robia z medi, pretože má nižší odpor ako väčšina iných kovov.
Elektrický prúd tečie len cez neprerušený okruh. Nazývame ho obvod. Ak sa obvod niekde preruší, prúd prestane tiecť. Elektrický prúd môžeme zapnúť alebo vypnúť spínačom. Zapnúť prúd znamená uzavrieť obvod, vypnúť prúd znamená prerušiť obvod.
Keď elektrina prechádza nejakou látkou, vzniká teplo. Čím je odpor látky väčší, tým viac ju prechádzajúci prúd ohrieva. Preto sa špirála v sušiči vlasov rozžeraví do červena.
Žiarovka má tenký drôt. Keď cezeň prechádza elektrina, rozžeraví ho do biela, takže vydáva svetlo. Iba 2 % elektrickej energie vstupujúcej do žiarovky sa menia na svetlo. Zvyšok sa mení na teplo.
Nervy v našom tele sú vodiče elektriny. Elektrické signály, ktoré vysiela mozog, dávajú do pohybu naše svaly. Elektrické signály prenášajú informácie z očí, uší, nosa, jazyka a kože späť do mozgu.
Batéria je sklad chemickej energie. Ak batériu zapojíme do elektrického obvodu, chemická energia sa mení na elektrickú.
Batérie dodávajú silu, ktorá tlačí elektróny v obvode vpred. Túto silu nazývame elektromotorická sila a meriame ju vo voltoch (V).
Druhy elektriny
Elektrina z elektrární je hlavným zdrojom elektrickej energie pre továrne i domácnosti. Je oveľa výkonnejšia ako elektrina z batérií.
Keď cez drôty alebo spotrebiče prechádza príliš veľa elektriny, môžu sa poškodiť. Ističe prerušia prívod elektrického prúdu, ak je príliš silný. V každom dome sú ističe, ktoré chránia elektrické rozvody i spotrebiče.
Najbežnejšia ochrana je poistka. Je to kúsok špeciálneho drôtu, ktorý sa roztaví, keď je púd príliš silný, a preruší obvod.
Keď zapojíme nejaký spotrebič do zásuvky a zapneme ho, dostáva sa do neho elektrický prúd z elektrárne. Predtým však musí prejsť cez poistku, ktorú má väčšina spotrebičov vo vnútri.
Elektrický prúd z batérií tečie v obvode jedným smerom. Nazýva sa preto jednosmerný prúd. Elektrický prúd z elektrární je iný. Strieda smer veľakrát za sekundu. Nazýva sa preto striedavý prúd.
Elektrické šnúry musia mať najmenej dva drôty, fázový a nulový. Niektoré šnúry majú aj tretí drôt, ochranný. V prípade poruchy v obvode odvedie elektrinu bezpečne do zeme. Hovoríme preto aj o uzemnení spotrebičov.
Elektrina zo zásuviek a prívodov môže byť veľmi nebezpečná. Nikdy sa nedotýkaj ničoho, čo je pod prúdom, pretože by mohlo dôjsť aj k smrteľnému zraneniu.
Nikdy nepoužívaj spotrebič, ktorý má poškodenú prívodnú šnúru. Keby si sa dotkol takejto šnúry elektrina by ťa mohla „potriasť“.
Nikdy nezapájaj príliš veľa spotrebičov do jednej zásuvky. Prechádzal by ňou príliš veľký prúd a mohol by spôsobiť požiar.
Nikdy nepoužívaj elektrické spotrebiče zapojené do zásuvky, keď si mokrý, lebo voda je dobrý vodič elektriny. Preto sa pri požiari elektrických zariadení nikdy nesmie použiť voda.
Elektrický prúd tečie vodičom z jedného miesta na druhé. Existuje však aj iný druh elektriny, ktorý ostáva na jednom mieste. Voláme je statická elektrina.
Pošúchaj balón o vlnený sveter a prilož ho k stene. Balón tam zostane. Teraz pošúchaj o sveter dva balóny a prilož ich k sebe. Začnú sa bez tvojho pričinenia pohybovať od seba. Deje sa to preto, lebo balóny šúchaním o sveter zelektrizujú.
Atómy obsahujú elektróny, ktoré majú záporný náboj, a protóny, ktoré majú kladný náboj. Normálne je počet elektrónov rovnaký ako počet protónov, takže ich účinky sa navzájom rušia. No keď balón šúchame, prechádzajú naň niektoré elektróny z vlny. Balón je teda záporne nabitý.
Kladné náboje steny priťahujú záporné náboje, ktoré získal balón z vlny, a pritiahnu ho k stene. Záporné a kladné náboje sa vždy priťahujú.
Dva balóny sa od seba odďaľujú, pretože obidva majú záporné náboje zo svetra. Záporné náboje sa vždy navzájom odpudzujú. Rovnako sa navzájom odpudzujú kladné náboje.
Blesky a hromy spôsobuje statická elektrina. Mraky sa elektricky nabijú tým, že sa drobné ľadové kryštáliky, ktoré mraky obsahujú, začnú o seba trieť.
Mrak môže byť elektricky nabitý tak silno, že elektróny začnú preskakovať medzi ním a zemou alebo iným mrakom. Tým vzniká obrovská iskra – blesk.
Trením topánok o koberec z nylonu sa naše telo elektricky nabije. Ak sa potom dotkneme nejakého kovu, cítime nepríjemný úder, spôsobený iskrou, ktorá preskočí medzi nami a kovom.
Magnety a elektrina
Magnety sa dajú využiť rôzne. Ak rozsypeme špendlíky po podlahe, magnet nám ich pomôže pozbierať tým, že ich pritiahne k sebe. Kompas, ktorý pomáha ľuďom určovať smer cesty, obsahuje magnet. Mnohé veci, ktoré fungujú vďaka elektrine, majú vo vnútri magnet. Magnety sa používajú v elektromotoroch i na výrobu elektriny v generátoroch.
Magnet priťahuje oceľové špendlíky, lebo oceľ obsahuje železo.
Magnet priťahuje veci vtedy, keď sa nachádzajú v jeho magnetickom poli. Veci sa pritom nemusia magnetu dotýkať.
Vyskúšaj, čo všetko magnet priťahuje. Nepriťahuje nič, čo je z plastov, dreva alebo gumy. No veci, ktoré obsahujú železo, kobalt alebo nikel, magnet priťahuje.
Magnet pôsobí na okolie magnetickou silou. Oblasť, v ktorej sa táto sila prejavuje, sa volá magnetické pole. Najsilnejšie je na koncoch alebo póloch magnetu.
Podrž dva magnety vedľa seba. Vyskúšaj, ako sa priťahujú alebo odtláčajú, keď nimi otáčaš. Je to preto, lebo súhlasné póly sa navzájom odpudzujú, zatiaľ čo nesúhlasné póly sa priťahujú.
Gréci používali kompas už pred 2000 rokmi. Poznali nerast magnetovec, ktorý je magnetický. Zistili, že keď sa magnet môže voľne pohybovať, jeho severný pól vždy ukazuje na sever a jeho južný pól je natočený na juh. Deje sa to preto, lebo naša Zem má svoje vlastné magnetické pole.
Niektoré materiály sú prírodné magnety. Dajú sa z nich urobiť ďalšie magnety.
Ihla v kompase je magnet. Magnet ukazuje na sever, takže pomocou kompasu vieme určiť svetové strany. Námorníci používajú kompas pri určovaní smeru plavby už od 11. storočia.
Vtáci preletia každý rok obrovské vzdialenosti, aby prezimovali v teplých krajoch. Rybáre arktické lietajú najďalej, z Arktídy až do Antarktídy a späť, čiže okolo 35 000 km.
Elektrina a magnetizmus umožňujú ľuďom používať mnohé užitočné veci. Keď pôsobia spolu, hovoríme o elektromagnetizme. Elektrina dokáže vytvoriť magnetické pole a magnetizmus sa dá využiť pri výrobe elektriny. Vždy keď vodičom prechádza elektrický prúd, vzniká okolo neho magnetické pole. Keď prúd vypneme, magnetické pole zmizne.
Čím je väčší elektrický prúd, tým silnejšie je magnetické pole okolo drôtu. Možno ho ďalej zosilniť, ak miesto rovného drôtu použijeme drôt zvinutý do cievky. Cievka, ktorá sa používa na vytvorenie magnetického poľa, sa nazýva elektromagnet.
Z drôtu, železného klinca a batérie sa dá urobiť elektromagnet. Oviň drôt nahusto okolo klinca. Pripoj konce drôtu k pólom batérie a skús pozbierať špendlíky zo zeme. Keď niektorý koniec drôtu od batérie odpojíš, špendlíky od klinca odpadnú.
Na niektorých špeciálnych vlakoch sa používajú namiesto kolies elektromagnety. Magnetická sila z elektromagnetov udržiava vlak niekoľko centimetrov nad traťou a poháňa ho vpred.
Elektromotor využíva elektromagnetizmus. Má cievku umiestnenú medzi pólmi magnetu. Keď cievkou prechádza prúd, vzniká magnetické pole, ktoré otáča rotor.
V drôte, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli, vzniká elektrický prúd. Týmto spôsobom generátor alebo dynamo vyrába elektrinu. Motor otáča cievku medzi pólmi magnetu. Mechanická energia otáčavého pohybu sa pritom mení na energiu elektrickú.
Nahrať zvuk na platne i pásky a prehrávať späť cez reproduktory umožňuje elektromagnetizmus.
Mikrofóny menia zvuk na elektrické signály. Tenká okrúhla platnička vo vnútri mikrofónu sa pri dopade zvukových vĺn rozkmitá. Od nej sa rozkmitá i cievka v strede platničky. Cievka sa nachádza medzi pólmi magnetu. Pri pohybe cievky v nej vzniká elektrický prúd. Prúd sa mení podľa dopadajúceho zvuku a dostáva sa po drôtoch do zosilňovača.
V reproduktore prebieha opačný postup ako v mikrofóne. Reproduktor mení elektrický signál späť na zvukové vlny. Elektrický signál z hi-fi veže rozkmitajú tenký papierový alebo plastový kužeľ, membránu. Tá rozkmitá okolitý vzduch, čím vznikne zvuk, ktorý počujeme.
Keď telefonujeme, zvuk nášho hlasu sa v mikrofóne mení na elektrické signály. Tieto signály sa prenášajú káblami do telefónnej ústredne. Odtiaľ sa dostávajú k volanej osobe. Malý reproduktor v telefónnom slúchadle mení tieto signály opäť na zvukové vlny.
Prvý stroj na záznam a reprodukciu zvuku sa volal fonograf. Vynašiel ho Thomas Edison v roku 1878. zvuk sa nahrával na valec pokrytý kovovou fóliou.
Na gramoplatni je tenká špirálovitá drážka, ktorá sa začína pri okraji a končí v strede platne. Drážka nie je hladká. Po jej oboch stranách sú milióny drobných hrbolčekov. Keď si púšťame platňu, vložíme do drážky hrot prenosky. Hrot sa pohybuje v drážke a presne sleduje všetky jej hrbolčeky. Pohyb hrotu rozkmitá cievku v prenoske. Cievka sa nachádza medzi pólmi magnetu, takže jej kmitaním vznikajú elektrické signály. Tie sa po drôtoch vedú do zosilňovača.
Elektrické signály z gramofónu a kazetového magnetofónu sú príliš slabé na to, aby rozozvučali reproduktory. Zosilňovač signály zosilní. Zo zosilňovača idú signály do reproduktorov. Keď pri počúvaní zvýšime hlasitosť, zosilňovač signály zosilní.
Výroba elektriny
Elektrickú energiu využívame v domácnosti mnohorakým spôsobom. Stačí zapojiť rádio, ohrievač či mixér do zásuvky a stlačiť spínač.
Elektrina sa vyrába v elektrárňach. Väčšina z nich pri výrobe elektriny spaľuje uhlie, oleje alebo plyn. Iné elektrárne využívajú jadrovú energiu, energiu vody alebo vetra.
Oleje alebo uhlie sa spaľujú v obrovských kotloch. Voda, ktorá preteká cez rúrky kotla, sa premieňa na paru. Para sa pod vysokým tlakom privádza do turbín a poháňa ich. Turbíny sú spojené s generátormi. Voláme ich turbogenerátory. V riadiacom stredisku sú prístroje a počítače, ktoré informujú obsluhu, koľko elektriny treba vyrobiť. Generátory vyrábajú elektrinu, ktorá má napätie okolo 25 000 V.
Elektrina prúdi v kábloch do transformátorov, ktoré zvýšia napätie na 400 000 V. Pri prenose elektrickej energie sa jej časť stráca ako teplo. Straty sú menšie, ak sa elektrina prenáša vysokým napätím. Na prenos sa používajú dlhé drôty vyrobené z medi alebo hliníka, pretože majú nízky odpor, vďaka čomu sú straty menšie. Drôty sú zavesené na vysokých stožiaroch, lebo elektrina s vysokým napätím je veľmi nebezpečná. Drôty sú prichytené pomocou keramických izolátorov, ktoré zabraňujú, aby elektrina prešla do stožiarov. Transformátory znižujú prenosové napätie zo 400 000 V na 220 V, čo je napätie v domácnostiach. Drôty v stenách a stropoch rozvádzajú elektrinu po celom dome. Normálne napätie v domácnostiach je 220 V. v niektorých štátoch je to 110 V. Poistková skrinka obsahuje poistky alebo ističe, ktoré pri poruche prerušia prívod prúdu.
Nikdy sa nedotýkaj vecí, ktoré rozvádzajú elektrický prúd. Môžu spôsobiť smrteľný úraz.
Svetelná energia zo Slnka sa dá premeniť na elektrickú energiu v solárnych článkoch. Pomocou nich sa zásobujú elektrinou družice a vesmírne stanice. Solárne články dodávajú energiu aj niektorým hodinkám a vreckovým kalkulačkám.
Niektoré spotrebiče spotrebujú viac energie ako iné. Množstvo elektrickej energie, ktorú elektrický spotrebič spotrebuje za určitý čas, sa nazýva výkon. Výkon sa meria vo wattoch (W).
Najvýkonnejšia elektráreň na svete je na rieke Paraná v Južnej Amerike. Má 18 turbín a vyrobí 12,6 miliárd wattov za rok.
Elektromagnetické spektrum
Svetlo sa skladá z vĺn, ktoré voláme elektromagnetické. Okrem svetla existuje ešte mnoho iných druhov elektromagnetických vĺn, ale všetky sú neviditeľné. Spolu so svetlom vytvárajú elektromagnetické spektrum.
Všetky elektromagnetické vlny sa šíria rýchlosťou 300 000 km za sekundu a šíria sa aj vo vzduchoprázdnom priestore. Elektromagnetické vlny s rôznymi vlnovými dĺžkami a frekvenciami sa dajú využiť na rozličné účely.
Gama lúče majú svoj pôvod v rádioaktívnom žiarení. Prenikajú cez mnohé látky, dokonca i cez kov. Gama lúče sú veľmi nebezpečné, pretože zabíjajú živé bunky. V malých dávkach však pomáhajú liečiť niektoré choroby.
Ultrafialové (UV) žiarenie zo Slnka spôsobuje, že pri opaľovaní si naša pokožka vytvára hnedé farbivo melanín a hnedne.
Príliš veľa UV žiarenia človeku škodí. Čiastočnú ochranu pred slnečným UV žiarením nám poskytuje plyn ozón v atmosfére. Znečisťovanie životného prostredia však ochrannú ozónovú vrstvu poškodzuje.
Pomocou röntgenových lúčov sa lekári pozerajú na vnútro človeka. Lúče prenikajú iba cez mäkké tkanivá, takže tvrdé časti tela, ako sú kosti, sa zobrazia ako tiene. Röntgenové lúče sa tiež používajú na letiskách na kontrolu obsahu batožiny.
Svetlo, ktoré vidíme, je iba malo časťou elektromagnetického spektra. Jednotlivé farby viditeľného svetla majú rôznu vlnovú dĺžku.
Elektromagnetické vlnenie sa skladá z premenlivých elektrických a magnetických polí. Prvý človek, ktorý pochopil súvislosť medzi elektrinou a magnetizmom, bol James Clark Maxwell (1864).
Všetko, čo je horúce, vydáva infračervené žiarenie alebo tepelné žiarenie. Infračerveným žiarením sa prenáša teplo ohňa k nám a teplo Slnka na Zem.
Rádiové vlny sa používajú na prenos signálov do televízorov, rádií a prenosných telefónov.
Mikrovlny sa používajú na varenie jedál v mikrovlnných rúrach. Spôsobujú, že molekuly pripravovaného jedla sa rozkmitajú veľkou rýchlosťou. Tým sa jedlo ohreje. Mikrovlny prenikajú hlboko pod povrch jedla, takže jedlo sa rýchlo uvarí.
Mikrovlny sa používajú aj na prenos medzištátnych telefónnych hovorov. Mikrovlnné signály sa vyšlú k družici a odtiaľ späť na Zem do iného štátu.
Radar využíva rádiové vlny na sledovanie lietadiel a lodí. Vysielač radaru vysiela zväzok rádiových vĺn. Tie sa od tuhých telies odrazia. Odrazené vlny zachytáva prijímač radaru. Na obrazovke vidno, kde sa objekt nachádza a akou rýchlosťou sa pohybuje. Na letiskách sa radar využíva na sledovanie lietadiel. Lodiam pomáhajú radary vyhnúť sa zrážke s inou loďou alebo ľadovcom a určovať smer plavby v noci.
Rádio a televízia
Rádiové vlny sú všade okolo nás, my ich však nevidíme ani nepočujeme. Zachytávajú ich rádioprijímače, ktoré ich menia na zvukové vlny, a televízne prijímače, ktoré menia rádiové vlny na zvukové a svetelné vlny. Zvuky, ktoré počujeme z rádia, precestovali možno tisícky kilometrov, kým sa dostali k nám. Rádiové vlny sa šíria rýchlosťou svetla, takže i ľudia, ktorí žijú na rôznych, od seba veľmi vzdialených miestach, môžu počúvať ten istý program súčasne.
Zvuk v rozhlasových štúdiách zachytávajú mikrofóny, ktoré menia zvukové vlny na elektrické signály. Vysielač mení elektrické signály na rádiové vlny. Anténa vyžaruje rádiové vlny do atmosféry. Anténa je zariadenie na vysielanie alebo príjem rádiových vĺn. Atmosféra je plná rádiových signálov z rôznych vysielačov. Anténa rádioprijímača zachytáva rádiové signály, ktoré sa potom menia na elektrické signály. Otáčaním gombíka sa dá rádioprijímač naladiť na niektorú zo staníc, ktoré zachytila anténa. Reproduktor mení elektrické signály na zvukové. Rádiové vlny sú elektromagnetické vlny. Nie sú rovnaké ako zvukové vlny.
Existujú rôzne druhy rádiových vĺn. Dlhé, stredné a krátke vlny sa šíria na veľké vzdialenosti. Je to preto, lebo sa odrážajú od vrstiev v atmosfére, ktoré tvoria ionosféru. Rádiové vlny VKV a na prenos televízneho signálu používané UKV sa šíria iba na krátku vzdialenosť, pretože sa od ionosféry neodrážajú.
Prenosné vysielačky vysielajú a prijímajú rádiové vlny. Používajú ich taxikári, polícia aj letci.
Rádiové vlny prenášajú zvuk a obraz do televízorov v domácnostiach. Televízny prijímač mení rádiové vlny na svetelné a zvukové vlny, ktoré vidíme a počujeme.
Televízne kamery zachytávajú svetlo odrazené od vecí v štúdiu. Roztriedia ho na základné farby a potom zmenia na elektrické signály. Elektrické signály sa vo vysielači menia na rádiové vlny, ktoré sa šíria do priestoru.
Slnko a ostatné hviezdy vysielajú rádiové vlny, ktoré sa šíria vesmírom. Zachytávame ich pomocou obrovských antén miskovitého tvaru – rádioteleskopov. Astronómovia tak získavajú nové poznatky o vzdialených galaxiách.
Ak má niekto prijímač satelitných signálov, môže pozerať programy z celého sveta. Programy sa vysielajú pomocou mikrovĺn k satelitom na obežnej dráhe. Od nich sa signály dostanú späť na rôzne miesta na Zemi.
Niektoré televízne kanály sa neprenášajú vzdušnou cestou, ale špeciálnymi káblami, ktoré privádzajú elektrické signály až do domu. Tento spôsob prenosu voláme káblová televízia.
Výpočtová technika
Počítače dokážu robiť mnoho rôznych vecí. Využívajú sa pri vesmírnych letoch, predpovediach počasia, ovládaní robotov, písaní listov. Dajú sa nich hrať hry i hudba. Do počítačov je možné uložiť obrovské množstvo informácií, ktoré by na papieri zabrali tisíce strán. Pritom každú informáciu, ktorá je v nich uložená, nájdu za pár sekúnd.
V priebehu jedinej sekundy urobí počítač milióny výpočtov, ktoré by ľuďom trvali týždne, ba i roky. No na druhej strane počítače nedokážu myslieť. Treba im vždy povedať, čo majú robiť. Musia mať presný zoznam inštrukcií, ktoré voláme počítačový program.
Počítače pri práci využívajú mikročipy. Mikročipy tvoria mozog počítača. Obsahujú veľké množstvo elektronických obvodov, ktoré sú schopné uskladniť informácie a vykonávať výpočty.
Všetky informácie sú v počítačoch uložené vo forme čísel. Používajú sa čísla zložené iba z jednotiek a núl. Z nich sa zostavujú kódy, ktoré sa používajú namiesto písmen, číslic, zvukov a obrazov. Také informácie voláme číslicové alebo digitálne.
Počítače rozoznávajú iba čísla zložené z jednotiek a núl, teda iba dvojkové, čiže binárne čísla. Je to preto, lebo mikročipy využívajú pri práci množstvo drobných spínačov. Číslo „jeden“ znamená „zapnuté“ a číslo „nula“ znamená „vypnuté“.
Lasery vydávajú tenký lúč svetla, ktorý sa nerozptyľuje ako obyčajné svetlo. Je to najjasnejšie svetlo, aké poznáme, je dokonca jasnejšie ako slnečné svetlo. Svetlo laseru má toľko energie, že sa s ním dajú rezať kovy.
Lasery sa využívajú mnohorakým spôsobom. Slúžia na prenos počítačových dát a telefónnych hovorov v optických vláknach. Pomocou laserov sa tlačia noviny, presne merajú vzdialenosti. Lekári nimi skúšajú zrak a operujú.
Zvuk sa na kompaktný disk nahráva tak, že sa zmení na číslicové informácie, rovnako ako údaje v počítači. V prehrávači kompaktných diskov je laser. Laserový lúč číta číslicové informácie z disku a tie sa potom menia späť na zvukové vlny.
Hologramy sú špeciálne trojrozmerné fotografie, urobené laserovými lúčmi. Zobrazené predmety vyzerajú ako skutočné, pretože keď kráčame okolo nich, mení sa aj ich obraz.
