Student work/Práce studentů

Physics/Fyzika

How important is physics in architectural design?/Jak důležitá je fyzika v architektonickém designu?  

Read a superb practice Physics and Architecture extended essay by Julia Komárová, written as part of the new pre-IB Physics course.

Přečtěte si vynikající cvičnou závěrečnou esej Julie Komarové na téma fyzika a architektura, napsanou v rámci nového předmaturitního kurzu fyziky.

Introduction/Úvod

Towers spiraling upwards and skinny columns, bending, upholding the ceiling of the gateway. A majesty to the eye that holds tons of material: statues hanging above, columns of red porphyry, a crown roof made of sandstone and an interior that imitates a salt cave. This is the breathtaking Sagrada de Familia designed by Antoni Gaudi. Architecture surrounds us. From homes to places of worship to the highest skyscrapers in the world. It is defined as a unifying or coherent form of structure by the Stanford encyclopedia of Philosophy. It is the product of the process of planning, designing and constructing. However behind the eye catching designs stands more than creativity. 

How important is physics in architectural design? Physics is the backbone of architecture, without it buildings would collapse. So why is it only briefly studied in architecture schools? It is important to understand that architecture is constructed not only by architects, but by structural and architectural engineers. This role is one of the greatest examples  of application of Newton’s laws of motion and other laws of physics.  

This topic is of contemporary relevance, because it shows how physics can help improve the structures of the future, towards greater sustainability, function and design.

The essay will first talk about the history of architecture: how buildings have developed in relation to physics; then about the aspects of physics  used in architecture: mechanics in solid bodies: how different materials act under different forces, the basics of structural design, which is about the stability, strength and rigidity of structures, the determinacy of frames, stress and strain, bending and buckling change and material fatigue. Then I will study statics, how forces affect the motion of the structure and why the leaning tower of Pisa does not collapse. Further it develops into dynamics: buildings that move to the sun or in the direction of wind, as well as energy-efficient buildings; thermodynamics and how to keep a building warm on the inside. Finally I will study buildings that seem to defy the laws of physics and how they are brought to life. 

I will not talk about bridges in this essay, because they are considered as civil engineering even though many have great aesthetic significance. 

As one of the earliest architects Vitruvius wrote that a good building should satisfy the three principles of firmitas, utilitas and venustas. Durability, utility and beauty and hopefully environmental awareness. The only way to achieve durability is through knowledge of physical laws. The sturdiness of buildings can be tested during natural disasters like earthquakes and floods, therefore this factor is the key to creating successful architecture. The physics in architecture is worthy of investigation, because it brings creativity and science together. It explains that to build great architecture it is important not only to create intriguing monuments, but their use, meaning and how they will stand through the motion of time. 

Julia Komárová, Year 4

Věže tyčící se vzhůru a tenké sloupy, ohnuté, aby mohly podpírat strop brány. Majestátnost, která obsahuje spoustu materiálu: visící sochy, sloupy z červeného porfyru, korunová střecha z pískovce a interiér imitující solnou jeskyni. To je dechberoucí Sagrada de Familia, chrám, který navrhl Antoni Gaudi. Architektura nás obklopuje - od domů přes svatostánky až po nejvyšší mrakodrapy na světě. Stanfordská encyklopedie filozofie ji definuje jako sjednocující nebo koherentní formu struktury. Je výsledkem procesu plánování, navrhování a výstavby. Za poutavým designem však stojí víc než jen kreativita.

Jak důležitá je fyzika v architektonickém designu? Fyzika je páteří architektury, bez ní by se budovy zhroutily. Proč se tedy na školách architektury studuje jen krátce? Je důležité si uvědomit, že architektura není konstruována pouze architekty, ale stavebními a architektonickými inženýry. Tato role je jedním z nejvýznamnějších příkladů aplikace Newtonových pohybových zákonů a dalších fyzikálních zákonů.

Toto téma má aktuální význam, protože ukazuje, jak může fyzika pomoci zlepšit struktury budoucnosti směrem k větší udržitelnosti, funkčnosti a designu.

Esej se nejprve zaměří na historii architektury, jak se budovy vyvíjely ve vztahu k fyzice. A následně na aspekty fyziky používané v architektuře, např. mechaniku v pevných tělesech, jak různé materiály působí při různých silách, základy konstrukčního návrhu ohledně stability, pevnosti a tuhosti konstrukcí, určování rámů, napětí a tlaku, změny ohybu a vzpěru a únavu materiálu. Dále budu analyzovat statiku, tj. jak síly ovlivňují pohyb konstrukce a proč se šikmá věž v Pise nezhroutí. Následně se zaměřím na dynamiku: budovy, které se pohybují ke slunci nebo ve směru větru, stejně jako energeticky účinné budovy; termodynamika a jak udržovat budovu uvnitř zateplenou. Nakonec se budu věnovat budovám, u kterých to vypadá, že odporují fyzikálním zákonům, a tomu, jak jsou konstruovány.

V této eseji nebudu hovořit o mostech, protože jsou považovány za stavební inženýrství, i když mnohé mají velký estetický význam.

Jak napsal jeden z prvních architektů, Vitruvius, dobrá budova by měla splňovat tři principy - firmitas, utilitas a venustas - trvanlivost, užitečnost a krásu a doufejme, že i ohled na životním prostředí. Jediným způsobem, jak dosáhnout trvanlivosti, je znát fyzikální zákony. Odolnost budov lze testovat při přírodních katastrofách, jako jsou zemětřesení a povodně, a proto je tento faktor klíčem k vytvoření úspěšné architektury. Fyzika v architektuře si zaslouží pozornost, protože spojuje kreativitu a vědu. Vysvětluje, že pokud chceme vybudovat skvělou architekturu, je důležité nejen to, abychom vytvářeli fascinující památky, ale také to, abychom je dobře využili, dali jim správný význam a ujistili se, že obstojí v čase.

You can read the whole essay here./Celou esej si můžete přečíst zde.

Julia Komárová, Year 4

Here is a beautiful practice extended essay on Physics and Music by Ema Pilná./Zde je povedená cvičná písemná práce Emy Pilné na téma fyzika a hudba.

What is the role of physics in the evolution of music?/Jaká je role fyziky v rozvoji hudby?

Here is a superb report on Nuclear Accidents and their consequences written by Nela Kozáková, as part of our Nuclear studies.

Zde je báječná práce na téma jaderných neštěstí a jejich následků od Nely Kozákové. Vypracovaná byla v rámci studia jaderných technologií.

Nuclear Accidents Report/Zpráva o jaderných neštěstích

As part of their Year 3 individual Physics project, students think of and 'carry out' a Thought Experiment. Lily Mac's project is about making other planets habitable and she has come up with a very clever Thought Experiment about making Mars habitable.

Součástí výuky fyziky ve 3. ročníku je realizace individuálních projektu na téma na téma myšlenkový experiment. Práce Lily Mac se zaměřuje na obyvatelnost ostatních planet. Lily přišla s velmi bystrým myšlenkovým experimentem o tom, jak učinit Mars obyvatelným.

How long does it take to increase atmospheric pressure and temperature on Mars/Jak dlouho trvá zvýšit atmosferický tlak a teplotu na Marsu

Read a great newspaper article about Nuclear Accidents by Anna Páleníková as part of our Year 4 Physics studies into Nuclear Physics.

Přečtěte si skvělý článek z novin o jaderných neštěstích od Anny Páleníkové. Toto téma je součástí výuky o jaderné fyzice ve 4. ročníku.

The great reactor accidents explained/Velké nehody reaktorů vysvětleny

This practice extended essay on a Physics topic by Karolína Hájkové is a fascinating consideration of Time, drawing on historical, philosophical, and scientific information.

Tato cvičná písemná práce Karolíny Hájkové na fyzikální téma úžasně zpracovává téma času a zohledňuje historické, filozofické i vědecké informace.

Why does time only seem to flow in one direction?/Proč se zdá, že čas běží jen jedním směrem?

From Czech lessons/Z hodin českého jazyka

Year 3 students explored romanticism in literature in their Czech lessons - see the results of their creative work!

Studenti 3. ročníku se v hodinách českého jazyka věnovali období romantismu v literatuře - podívejte se na výsledky jejich práce.

Lockdown diaries/Deníky z karantény

ECP students write stories into their experience books about how they have been spending time during the lockdown./Studenti ECP píší do svých zážitkových deníků příběhy o tom, jak tráví čas v karanténě.

This month, my mom decided that we should get an animal. We had no idea which one to choose first. For me this was a very important decision because I knew that this animal would be with us for a relatively long time. I kept thinking if I should get a hamster, rabbit, fish or even a little parrot. In the end my mom and I decided that we should get a budgie because it would be the easiest to take care of. As you can see on the picture his features are a light baby blue and a pastel yellow. We named him Frodo.

When we first brought him home he was terrified of us. You could see it in his eyes. This made me realize that if I ever want to be friends with him I would really have to try. I would have to have a lot of patience. But, I did not know where to start. I never had a budgie in my life. I was also rather nervous and scared of him at the same time because my fear was that he would poke my eyes out if I got too close to him.

The next thing I did was that every single day after we got him I put my hand in his cage. My plan was that he would get used to my arm. But he did not. If I tried to go near him he would fly off to another corner of his cage. This made me rather miserable because even after two weeks of doing this he would never come near me and I still did not earn his trust.

After that I decided I got a new idea, to try and bribe him with food. I always put food on my hand to try and make him eat it. This worked. It always put a smile on my face. To see that he trusted me to eat out of my  hand always made my day. 

And then, this week, he went on my hand with no food! Here are two pictures from two different days and finally Frodo trusted me. This has really made my week and I really hope that me and Frodo will learn some tricks etc. Frodo is trusting my mom now too and he is officially a part of the family.

Eileen Griffin, Year 1

Tento měsíc se moje máma rozhodla, že bychom si měli pořídit domácího mazlíčka. Nejdříve jsme netušili, jakého si vybrat. Pro mě to bylo velmi důležité rozhodnutí, protože jsem věděla, že toto zvířátko s námi bude relativně dlouho. Pořád jsem přemýšlela, jestli mám zvolit křečka, králíka, rybu nebo třeba malého papouška. Nakonec jsme se s mámou rozhodly, že bychom si vezmeme andulku, protože bude nejjednodušší se o ni postarat. Jak vidíte na obrázku, naše andulka je zbarvená do světle modré a pastelově žluté. Jmenuje se Frodo.

Když jsme ho poprvé přinesly domů, byl z nás vyděšený. Bylo to vidět v jeho očích. Díky tomu jsem si uvědomila, že jestli se s ním chci skamarádit, musím se opravdu snažit a mít hodně trpělivosti. Ale nevěděla jsem, jak začít. Nikdy jsem andulku neměla. Nejdříve jsem také byla dost nervózní a bála se, že když se k němu příliš přiblížím, vyklovne mi oči.

Rozhodla jsem se tedy, že každý den od té doby, co jsme ho přinesly, vložím ruku do jeho klece. Můj plán byl, že si na moji ruku zvykne. Ale to se nestalo. Když jsem se pokusila přiblížit se k němu, odletěl do opačného rohu své klece. To mě poněkud trápilo, protože ani po dvou týdnech se ke mně nikdy nepřiblížil a stále jsem si nezískala jeho důvěru.

Poté jsem dostala nový nápad a pokusila se ho podplatit jídlem. Vždy jsem si dala jídlo na ruku, abych se pokusil ho sníst. To fungovalo. Vždy mi to vykouzlilo úsměv na tváři. Když jsem viděla, že mi věří a jí z mé ruky, zlepšilo to můj den.

A tento týden dokonce přiletěl na moji ruku i bez jídla! Tady jsou dva obrázky ze dvou různých dnů. Nakonec jsem si získala Frodovu důvěru. To mě opravdu potěšilo a já doufám, že se společně s Frodem naučíme i nějaké triky. Frodo už důvěřuje i mé mámě a je tak oficiálně součástí rodiny.

Eileen Griffin, 1.ročník

I hoped that in this experience book entry I would finally write that after almost a year of home-school (distance learning) and this whole pandemic, everything is finally getting back to normal, but NO, unfortunately, that is not the reality. And to be honest it is actually really hard to come up with something to write about, and so I am writing about things that I would find really common a year ago. But there isn’t much we can do in this situation. We couldn’t even go skiing like we do every single year. But let’s stop finding the cons and start focusing on the pros of this whole unique corona era.

As I said we couldn’t go skiing like we do every single year, but that didn’t stop us. Last year in 7th grade we went on a ski trip and we were not only skiing, but also cross-country skiing. It was my first time doing it and I loved it! My parents used to go cross-country skiing when they were young, so we borrowed skis for a weekend for my whole family (except my dad, because he still has one of his arms a little bit broken, so he couldn’t). And we tried it. Me and my mom really liked it and wanted to borrow skis for the half-term holidays too. So we did. Me and my mom went cross-country skiing at lunch break on Thursday and Friday and I cross-country skied for six days straight. I really enjoyed it and we even went on a trip to a village next to us.

It was a super fun experience (thanks to corona) and we definitely want to continue with cross-country skiing. And although we couldn't go downhill skiing, which I love, we found a way to have fun too. And if we get proper clothes, gloves and accessories for cross-country skiing, it will be even better next year. But no matter what, hopefully we will continue and hopefully we will be able to do downhill skiing too. 

Amélie Fišerová, Year 1

Doufala jsem, že v tomto příběhu konečně napíšu, že po téměř roce distanční výuky a celé této pandemie se vše konečně vrací do normálu, ale NENÍ to tak. Bohužel je realita jiná. A abych byl upřímný, je opravdu těžké přijít s něčím, o čem bych mohla psát, a tak píši o věcech, které by byly před rokem úplně běžné. Ale v této situaci toho moc udělat nemůžeme. Nemohli jsme ani jet lyžovat jako každý jiný rok. Přestaňme však hledat nevýhody a začněme se soustředit na klady celé této zvláštní korona éry.

Jak jsem řekla, nemohli jsme lyžovat jako každý rok, ale to nás nezastavilo. Minulý rok jsem byla v 7. třídě a vyrazili jsme na lyžařský výcvik, kde jsme nejen sjezdovali, ale lyžovali i na běžkách. Bylo to pro mne poprvé a líbilo se mi to! Moji rodiče v mládí chodili na běžky, takže jsme si na víkend půjčili lyže pro celou moji rodinu (kromě mého otce, protože měl stále trochu zraněnou ruku, takže nemohl) a vyrazili jsme. Mě a mé mámě se to opravdu líbilo a tak jsme si půjčili lyže také na jarní prázdniny. Já a moje máma jsme šly na běžky v polední přestávce ve čtvrtek a v pátek, a tak jsme pak běžkovali šest dní za sebou. Opravdu jsem si to užila a dokonce jsme dojeli až do vedlejší vesnice.

Byl to super zábavný zážitek (díky koroně) a určitě chceme v běžkování pokračovat. A i když jsme nemohli provozovat sjezdové lyžování, které miluji, našli jsme jiný způsob, jak se pobavit. A pokud si na běžky pořídíme vhodné oblečení, rukavice a doplňky, bude to příští rok ještě lepší. Ale bez ohledu na to doufám, že v tom budeme pokračovat a budeme se moci věnovat i sjezdovému lyžování.

Amélie Fišerová, 1. ročník