Obecná fyzika I (FSI-S1F)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Petr Dub, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními zákony a teoriemi klasické fyziky tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Je akcentováno spojení fyzikálních principů s jednotícím matematickým aparátem.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti budou schopni samostatně řešit základní fyzikální úlohy a v uvedených oblastech klasické fyziky.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
I. MECHANIKA KLASICKÉ ČÁSTICE
II. SOUSTAVY KLASICKÝCH ČÁSTIC
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Ukončení předmětu:
Zápočet bude udělen na základě výsledků testů.
Nutnou podmínkou konání zkoušky je zápočet za zimní i letní semestr.
Při zkoušce budou prověřovány zejména schopnosti aplikovat získané poznatky na řešení problémů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška I. MECHANIKA KLASICKÉ ČÁSTICE
1. Základní úloha dynamiky
Časový vývoj stavu klasické částice. Numerická integrace pohybové rovnice. Pohyb částice v silových polích. Inerciální a neinerciální vztažná soustava.
2. Důsledky pohybové rovnice
Věta o točivosti částice: moment hybnosti částice a moment síly. Časový účinek síly: změna hybnosti a impuls síly. Dráhový účinek síly: práce a energie. Kinetická energie. Potenciální energie částice v silovém poli.
3. Aplikace
Pohyb v centrálním poli - Keplerova úloha, Rutherfordův rozptyl, Bohrův model atomu.
4. Variační princip v mechanice
Princip mininální akce a pohybová rovnice klasické částice.
5. Rozvinutí formalismu analytické mechaniky
Pohyb částice podrobené (holonomním) vazbám. Zobecněné souřadnice. Lagrangeovy rovnice II. druhu. Hamiltonova funkce a celková energie. Hamiltonovy kanonické rovnice. Fázový prostor. Časový vývoj bodu ve fázovém prostoru.
6. Mechanika relativistické částice
II. SOUSTAVY KLASICKÝCH ČÁSTIC
A) Dynamika soustavy částic
1. Pohybové rovnice soustavy částice
I. impulsová věta, pohyb těžiště. II. impulová věta.
2. Energie soustavy částic
Zákon zachování mechanické energie izolované soustavy.
3. Izolovaná soustava částic
Zákony zachování. Aplikace: srážky částic.
4. Analytická mechanika soustavy částic
B) Mnohačásticové soustavy
5. Kolektivní charakteristiky mnohačásticových systémů
Teplota, tlak, ...Střední hodnoty fyzikálních veličin.
6. Kinetická teorie plynů
Stavová rovnice ideálního plynu. Maxwellovo rozdělení rychlostí molekul plynu. Transportní jevy: difúze (1. a 2. Fickův zákon), tepelná vodivost (rovnice pro vedení tepla).
7. Práce a teplo
Reformulace zákona zachování energie pro uzvřené systémy: první věta termodynamiky.
8. Děje v ideálním plynu
Děj izotermický, izochorický, izobarický, adiabatický.
9. Druhá věta termodynamiky
Entropie a pravděpodobnost. Základy fenomenologické termodynamiky.
    Cvičení odborného základu Odpovídá probranému učivu v přednáškách. Účast je povinná.
Literatura - základní:
1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: : Fundamentals of Physics , , 0
2. M. Allonso, E. Finn:: Physics,, , 0
3. Feynman, Leighton, Sands:: Lectures on Physics, Vol. 1, 2, , 0
Literatura - doporučená:
1. Z. Horák, F. Krupka: Fyzika,, , 0
2. Kupská a kol.: Sbírka příkladů z fyziky,, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá 4 Povinný 1 2 Z