Detail předmětu
Obecná fyzika I (Mechanika a molekulová fyzika)
FSI-TF1 Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr
Mechanika a molekulová fyzika je tradiční úvodní disciplinou základního kurzu obecné fyziky, zejména díky své názornosti a přístupnosti lidskému smyslovému vnímání. Předmět je určen studentům biofyziky, aplikované fyziky a fyzikálního inženýrství a sleduje tyto cíle: * Seznámit studenty s problémy a metodami klasické mechaniky a molekulové fyziky na úrovni základního univerzitního kursu, s použitím přiměřeně úsporného matematického aparátu. * Formou praktické výuky názorné a přístupné disciplíny, zejména prostřednictvím demonstračních experimentů, uvést studenty do problematiky postupů a metod fyziky, vytvářejících základ fyzikálně-technického myšlení a schopnost aplikovat fyzikální poznatky v ostatních vědách.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
7
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Znalosti a dovednosti středoškolské matematiky a fyziky. Tento předmět je prerekvizitou pro předměty TF3 (Obecná fyzika 3, Kmity, vlny, optika) a TMM (Teoretická mechanika a mechanika kontinua).
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Společné podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty oborů Biofyzika, Aplikovaná fyzika, Fyzikální inženýrství: Odevzdání a otestování deseti elaborátů sestavených z úloh jednotlivých kapitol
literatury [1] a [2]. Požadavky úspěšného ukončení předmětu:
l. Znalost základních charakteristik popisu pohybu částice (trajektorie, rychlost, zrychlení,...) a schopnost s nimi počítat.
2. Schopnost řešit s porozuměním základní úlohy dynamiky hmotného bodu s využitím pohybových zákonů, silových zákonů a zákonů zachování (pohyb částice v silovém poli).
3. Schopnost aplikovat základní zákony dynamiky a zákony zachování při řešení úloh o pohybu tuhého tělesa (rotace tuhého tělesa kolem pevné osy).
4. Schopnost použít s porozuměním základní poznatky z mechaniky pro řešení úloh o statické rovnováze a proudění kapalin (rozložení tlaku v kapalině, vytékání kapaliny z nádoby).
5. Použití zákonů termodynamiky a stavové rovnice ideálního plynu pro praktické výpočty: tepelné kapacity, účinnost strojů.
6. Interpretovat Maxwellovo rozdělení rychlostí a použít je pro jednoduché praktické výpočty.
Písemná část zkoušky: V části (a) – příklady se ověřuje schopnost samostatného řešení komplexnějších příkladů
(obtížnost stejná nebo poněkud nižší než ve cvičení). Část (b) je test pokrývající jednoduchými úlohami problematiku mechaniky a molekulové fyziky. Ústní část zkoušky: Diskuse o širší problematice úloh z písemné části.
Výuka v teoretickém cvičení dle rozvrhu je kontrolována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky stanoví vyučující, zpravidla formou odevzdání a otestování vypočítaných příkladů.
Učební cíle
Seznámit studenty prostřednictvím jedné z nejnázornějších oblastí fyziky – mechaniky a molekulové fyziky – se strukturou fyzikálních disciplín, metodami fyziky, stylem fyzikálního myšlení i aplikačními možnostmi fyziky. Umožnit studentům pochopení základních zákonitostí mechaniky, termiky, termodynamiky a molekulové fyziky a aplikovat je na řešení konkrétních fyzikálně-technických úlohách.
Získání představy o pohybových zákonech newtonovské mechaniky, včetně zvládnutí problematiky pohybu tuhého tělesa i základů mechaniky kontinua. Popis klasických soustav mnoha částic jak z hlediska makroskopického, tak z hlediska mikroskopické představy. Zvládnout řešení modelových fyzikálních úloh i úloh směřujících k případným technickým aplikacím.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, povinný
Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Experiment ve fyzice.
Popis pohybu hmotného bodu.
Popis pohybu v různých vztažných soustavách.
Pohybové zákony mechaniky.
Pohybové rovnice a jejich řešení.
Práce a kinetická energie.
Pohyb soustavy částic.
Pohyb tuhého tělesa.
Mechanika kapalin-statika.
Mechanika kapalin-proudění.
Makroskopický popis soustavy mnoha částic.
Základy termodynamiky.
Základy kinetické teorie plynů.
Cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Řešení problémů definovaných v přednášce. Další problémy jsou řešeny ve volitelném (nepovinném) předmětu Fyzikální proseminář I.