Obecná fyzika II (FSI-S2F)

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:

Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
III. KMITY A VLNY
IV. ELEKTROMAGNETISMUS
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
 
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 III. KMITY A VLNY
1. Volné a tlumené kmity
Harmonický oscilátor - částice na pružině, kyvadlo, LC obvod... Pohybová rovnice a její řešení, různé formy popisu harmonického pohybu (vektorový diagram a komplexní výchylka). Fázový portrét kmitavého pohybu. Energiový popis. Útlum - tlumené harmonické kmity.
2. Vynucené kmity
Harmonický oscilátor buzený harmonickou budící silou. Odezvová funkce, její vlastnosti a fyzikálný význam. Ustálené stavy: amplituda a fáze, absorpce energie, rezonance (rezonance v přírodě, vědě a technice). Superpozice. Přechodové jevy. Odezva na obecný signál: odezvová funkce a její Fourierova transformace.
3. Spřažené kmity
Dva spřažené harmonické oscilátory. Normální souřadnice. Spřažené kmity řetízku s korálky - limita dlouhých vln.
4. Vlny (bez disperze)
Postupná vlna, rychlost šíření vlny. Klasifikace vln: podélné a příčné vlny. Harmonická vlna (fáze vlny, frekvence vlny, vlnová délka, vlnové číslo). Vlnová rovnice pro šíření zvuku v trubici a pro příčné kmity napjaté ohebné struny.
5. Vlnová rovnice a její řešení
Řešení metodou postupných vln: Cauchyova úloha, odraz vlny na pevném a volném konci, vznik stojaté vlny. Řešení pomocí Fourierových řad: kmity struny upevněné na obou koncích, vlastní kmity a vlastní frekvence. Vlnový balík.
6. Přenos energie
Hustota energie ve vlně. Tok energie. Rychlost přenosu energie
7. Vlny s disperzí
Vlnová rovnice tuhé struny. Nelineární disperzní vztah. Vlnový balík a grupová rychlost. Šíření vln na struně s diskrétně rozloženou hmotou. Pohled na nelineární vlny, soliton.
8. Superpozice a interference vln
Superpozice vln ze dvou bodových zdrojů. Koherence a interference. Huyghensův princip. Interference na dvou otvorech (dvouštěrbinový experiment). Difrakce.
IV. ELEKTROMAGNETISMUS
1. Elektromagnetické pole
Elektrické a magnetické pole, vektory E a B. Elektrické siločáry, magnetické indukční čáry. Princip superpozice. Charakteristiky vektorových polí: cirkulace vektoru, tok vektoru plochou. Zákony elektromagnetismu v integrálním tvaru. Síla působící na náboj v elektromagnetickém poli. Elektomagnetiscké pole a speciální teorie relativity.
2. Elektrostatika
a) Coulombův zákon. Intenzita elektrostatického pole bodového náboje a soustavy nábojů ve vakuu. Gaussův zákon. Elektrostatické pole buzené symetricky rozloženým nábojem.
b) Potenciál elektrostatického pole. Vztah mezi intenzitou a potenciálem elektrostatického pole. Ekvipotenciální plochy. Poissonova a Laplaceova rovnice a jejich řešení v jednoduchých případech.
c) Vodič v elektrostatickém poli. Kondenzátor. Kapacita kondenzátoru.
d) Elektrostatická energie. Energie nabitého kondenzátoru a výpočet síly působící na vodiče. Energie soustavy nábojů a energie elektrického pole.
e) Elektrostatické pole v dielektriku: polarizace dielektrika, tři vektory elektrického pole v dielektriku (E, P, D).
3. Magnetické pole
a) Popis elektromagnetického pole ve vzájemně se pohybujících inerciálních vztažných soustavách - rela- tivnost elektromagnetického pole. Elektromagnetické pole letícího náboje.
b) Magnetické pole buzené vodičem protékaným (stacionár- ním/kvazistacionárním) proudem: Biotův-Savartův zákon, Amperův zákon pro cirkulaci vektoru B. Vektorový potenciál.
c) Magnetické pole v látkách. Diamagnetismus a paramagne- tismus. Tři vektory magnetického pole v magnetiku (B, M, H).
d) Proudovodič v magnetickém poli. Síla půsovící na vodič protékaný proudem v magnetickém poli. Vznik (indukova- ného) elektromotorického napětí ve vodiči pohybujícím se v magnetickém poli. Elektromechanika.
4. Proměnné elektromag
    Cvičení odborného základu  
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 2 L