Studium Studium

FYZIKA IFYZIKA IITEORETICKÁ FYZIKAVNPPLAZMAASTROFYZIKA
ASTRONOMICKÝ KURZELEKTŘINA A MAGNETIZMUS (MIT)MODULYSTŘEDNÍ ŠKOLY

FYZIKA I

Rozsah: 4/3 (přednášky dvakrát týdně, semináře jednou týdně, laboratoře jednou za 14 dní)
Kód kurzu: B2B02FY1, zimní semestr 2016/2017 Kulhánek, 2017/2018 Koller, 2018/2019 Kulhánek
Učební text: Stáhnout
Příklady: Stáhnout
Laboratoře: server Herodes 

Anotace
V rámci základního předmětu Fyzika 1 jsou studenti uvedeni do dvou hlavních částí fyziky. První část se týká klasické mechaniky. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa. Studenti si osvojí takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v průběhu dalšího studia. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2. Klasická mechanika je rozšířena o úvod do teoretické mechaniky, která studentům usnadní pochopení látky v následujících odborných předmětech. Na klasickou mechaniku v rámci tohoto kurzu následně navazuje úvod do relativistické mechaniky. Druhá část tohoto kurzu je věnována elektrickému a magnetickému poli. Studenti jsou během výuky této části postupně seznámeni se základními zákonitostmi jak časově proměnných, tak časově neproměnných elektrických a magnetických polí. Nabyté znalosti využijí v dalších oblastech studia, zejména v elektrických obvodech, teorii materiálů či dynamických systémů. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2.

Cílem studia není memorování vzorců, ale pochopení probírané látky a samostatné řešení ukázkových problémů a příkladů.

Osnova daná akreditací (okruhy ke zkoušce)
  1. Fyzikální jednotky, základní druhy fyzikálních polí. Souřadnicové systémy.
  2. Kinematika hmotného bodu (přímočarý pohyb, pohyb po kružnici a obecný křivočarý pohyb).
  3. Newtonovy pohybové zákony, inerciální a neinerciální vztažné soustavy, pohybové rovnice v inerciálních i neinerciálních soustavách.
  4. Práce, výkon, konzervativní silová pole, kinetická a potenciální energie. Zákon zachování mechanické energie.
  5. Centrální silové pole, pohyb v centrálním silovém poli, Keplerovy zákony. Newtonův gravitační zákon, gravitační pole soustavy hmotných bodů a těles se spojitě rozloženou hmotou. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Energie gravitačního pole.
  6. Mechanické kmitavé soustavy. Netlumený a tlumený mechanický lineární oscilátor. Vynucené kmity. Rezonance výchylky a rychlosti. Skládání kmitů.
  7. Soustava hmotných bodů, izolovaná a neizolovaná soustava hmotných bodů, I. a II. věta impulzová, zákon zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie pro soustavu hmotných bodů. Hmotný střed a těžišťová soustava. Tuhé těleso, obecný pohyb tuhého tělesa, pohybové rovnice tuhého tělesa, otáčení tělesa kolem pevné osy a pevného bodu.
  8. Vlastnosti elektrického náboje, Coulombův zákon, intenzita a potenciál elektrického pole soustavy bodových nábojů či spojitě rozloženého elektrického náboje. Gaussova věta, Maxwellovy rovnice pro elektrostatické pole ve vakuu. Potenciál a intenzita pole elektrického dipólu, vektor elektrické polarizace a elektrické indukce, dielektrika v elektrickém poli, Maxwellovy rovnice elektrostatiky pro materiálové prostředí. Vodič v elektrickém poli, Kapacita, kondenzátor. Energie elektrostatického pole.
  9. Stacionární elektrický proud, proudová hustota, rovnice kontinuity elektrického náboje, elektromotorické napětí, Kirchhoffovy zákony, Ohmův zákon, Jouleův zákon. Magnetostatické pole, Lorentzova síla, Ampérův zákon, Biotův-Savartův zákon. Magnetický moment, vektor magnetické polarizace, intenzita magnetického pole. Silové účinky magnetického pole.. Energie magnetostatického pole.
  10. Elektromagnetická indukce, energie elektromagnetického pole. Maxwellův proud. Soubor Maxwellových rovnic.
  11. Základy analytické mechaniky - zákony zachování, vazby a zobecněné souřadnice a hybnosti, Lagrangeovy rovnice druhého druhu pro konzervativní systémy, hamiltonián a Hamiltonovy kanonické rovnice.
  12. Teorie deformace, mechanické napětí, Hookův zákon.
  13. Úvod do mechaniky tekutin - Eulerova pohybová rovnice, barometrická formule, Bernoulliova rovnice, Pascalův a Archimédův zákon.
  14. Základní postuláty speciální teorie relativity, Lorentzova transformace, relativistická kinematika a dynamika.
Podmínky získání zkoušky

Zkouška se skládá ze tří celků:

  1. porozumění látky probírané na přednáškách,
  2. porozumění příkladům probíraným na seminářích,
  3. laboratorní cvičení.

Předmět Fyzika I je zakončen zápočtem a zkouškou. Podmínkou zápočtu, a tím možnosti absolvovat zkoušku, je získat 61 bodů ze 120 možných. Zkouška má písemnou a ústní část. Body v průběhu semestru lze získat takto:

  1. za absolvování laboratoří (4 hodnocené referáty, maximálně 40 bodů),
  2. za semináře (4 testy + referáty/prezentace, maximálně 80 bodů),

Body jsou pouze podmínkou zápočtu a nemají vliv na průběh závěrečné zkoušky.Ta má písemnou a ústní část. V písemné části zkoušky se řeší jak příklady, tak znalosti okruhů ke zkoušce.

Laboratoře

Pokyny pro vypracování referátů: Stáhnout
Hodnocení referátů: Stáhnout
Server Herodes (veškeré materiály k laboratořím  na jednom místě) 

Seznam laboratorních úloh
  1. Studium srážek těles na vzduchové dráze Stáhnout,
  2. Stanovení měrného náboje elektronu Stáhnout,
  3. Stanovení modulu pružnosti v tahu přímou metodou Stáhnout,
  4. Stanovení modulu torze a momentu setrvačnosti Stáhnout,
  5. Měření viskozity kapalin Stokesovou metodou Stáhnout,
  6. Studium elektrostatického pole na modelech Stáhnout,
  7. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem Stáhnout,
  8. Spřažená kyvadla Stáhnout.
  9. Pohlovo kyvadlo Stáhnout
  10. Měření rychlosti zvuku sonarovou metodou Stáhnout
Literatura
  1. Kulhánek, P.: Fyzika 1.
  2. Kulhánek, P.: Fyzika 1 – semináře.
  3. Kurz MIT: Elektřina a magnetizmus.
  4. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.
  5. Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, 2004.
  6. Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.
  7. Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.
  8. Physics I, S. Pekárek, M. Murla, Dept. of Physics FEE CTU, 1992.
  9. Physics I - Seminars, M. Murla, S. Pekárek, Vydavatelství ČVUT, 1995.
  10. Physics I - II, Laboratory manual, S. Pekárek, M. Murla, Vydavatelství ČVUT, 2002.
FYZIKA 1 – VÝUKOVÉ MODULY

Ke správné funkci učebních modulů si nainstalujte Adobe Acrobat, Java JRE a Shockwave Player.

Licenční podmínky MIT shockwave aplikací.

1. Veličiny, vektory, abstrakce
Učební text
uč. text, kap. 1
Příklady
příklady, kap. 1, 2
Skalární součin
skalární součin
Vektorový součin
vektorový součin
Skládání vektorů
skládání vektorů
2. Kinematika
Učební text
uč. text, kap. 2
Příklady
příklady, kap. 3
Souřadnicové soustavy
souř. soustavy
Derivace funkce
Derivace funkce
3. Tečné a normálové zrychlení
Učební text
uč. text, kap. 3
Příklady
příklady, kap. 3
Pohyb po kružnici
pohyb po kružnici
4. Newtonovy zákony
Učební text
uč. text, kap. 4
Příklady
příklady, kap. 4
2. Newtonův zákon
2. Newt. zákon
5. Síla, práce, energie a hybnost
Učební text
uč. text, kap. 5
Příklady
příklady, kap. 5, 6
Křivkový integrál
křivkový integrál
Newtonova kolébka
Newt. houpačka
 
6. Jednoduchá konzervativní pole
Učební text
uč. text, kap. 6
Příklady
příklady, kap. 6
Vrhy v tíhovém poli
Vrhy v tíh. poli
 
7. Rotační pohyby
Učební text
uč. text, kap. 7
Příklady
příklady, kap. 7
Kyvadlo
Matem. kyvadlo
8. Moment setrvačnosti
Učební text
uč. text, kap. 8
Příklady
příklady, kap. 7
Momenty
momenty
9. Keplerovy zákony
Učební text
uč. text, kap. 9
Příklady
příklady, kap. 8
2. Keplerův zákon
2. Kepl. zákon
   
10. Harmonický oscilátor
Učební text
uč. text, kap. 10
Test znalostí
příklady, kap. 9
Taylorův rozvoj
Taylorův rozvoj
Těleso na pružině
těleso na pružině
 
11. Tlumené a vynucené kmity
Učební text
uč. text, kap. 11
Příklady
příklady, kap. 10
Taylorův rozvoj
Rázy
Těleso na pružině
Lissajous. obrazce
 
12. Soustava hmotných bodů
Učební text
uč. text, kap. 12
Plazma
plazma
Skupenství
skupenství
   
13. Elektrostatika
Učební text
uč. text, kap. 13
Příklady
příklady, kap. 11
Pole náboje
Pole náboje
Mapování polí
Mapování polí
Shodné náboje
Shodné náboje
14. Magnetostatika
Učební text
uč. text, kap. 14
Test znalostí
příklady, kap. 12
MIT kurz
Kurz MIT
   
15. Elektrický proud a magnetické pole
Učební text
uč. text, kap. 15
MIT kurz
Kurz MIT
     

 

OPPA    Katedra fyziky

Evropský sociální fond Praha & EU:
Investujeme do vaší budoucnosti