Introductory physics course (classical mechanics) for future teachers of physics.
Last update: T_KDF (13.05.2015)
Úvodní kurs fyziky. Obsahem je klasická mechanika (mechanika hmotného bodu, soustav hmotných bodů, tuhého
tělesa, základy mechaniky kontinua, zákl.představy o prostoru a čase v klasické mechanice a STR). Je kladen
důraz na potřeby budoucích učitelů fyziky: průběžně je objasňován význam užitého matematického aparátu,
ilustrována souvislost přesných odvození s elementárnějším vyvozením některých vztahů (ev. s jednoduchým
počítačovým modelováním), ukázán induktivní a deduktivní přístup k problematice a je upozorněno na řadu
běžných fyzikálně nesprávných intuitivních představ.
Course completion requirements - Czech
Last update: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (01.10.2017)
Podmínky k získání zápočtu ze cvičení:
Pro studenty prezenčního studia:
V průběhu semestru píší studenti 2 předem ohlášené testy, za které mohou získat maximálně celkem 80 bodů. Pro udělení zápočtu je třeba získat minimálně 40 bodů. Studenti, kterým se nepodaří získat potřebný počet bodů během semestru, budou mít ještě možnost napsat zápočtovou písemnou práci, s maximálně dvěma opravnými termíny.
Pro studenty kombinovaného studia a kurzu CŽV:
V závěru semestru píší studenti předem ohlášený zápočtový test, jehož součástí jsou úlohy podobného typu, jako se řeší na cvičení. K udělení zápočtu je třeba získat minimálně 50 % bodů z maximálního možného počtu. Studenti mají možnost 2 opravných termínů.
Zkouška:
Podmínkou pro konání zkoušky je získání zápočtu ze cvičení. Student prezenčního studia, který získá během semestru z testů 70 a více bodů, nemusí psát písemnou část zkoušky (tato část zkoušky mu bude uznána za výbornou). Analogické ustanovení platí pro studenty kombinovaného studia a kurzu CŽV (písemnou část nemusí absolvovat získají-li nejméně 7/8 z maximálního počtu bodů ze zápočtového testu).
Zkouška má písemnou a ústní část, začíná písemnou částí. Písemná část spočívá v řešení příkladů, jejichž typy byly probírány na cvičení. Po úspěšném absolvování písemné části následuje ústní část.
Zkoušku je možno opakovat v nejvýše dvou opravných termínech. (Má-li student úspěšně složenou písemnou část zkoušky, nemusí ji již v opravných termínech opakovat.)
Literature -
Last update: T_KDF (13.05.2015)
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika. český překlad VUTIM Brno a Prometheus Praha, 2001
Kvasnica a kol.: Mechanika. Academia. Praha 1988
A. Havránek: Mechanika I, II , skriptum, SPN, Praha 1982
Mandíková D., Rojko M.: Soubor úloh z mechaniky pro studium učitelství. MFF UK Praha 1993
Elektronická sbírka úloh na webu: http://www.fyzikalniulohy.cz/
Doplňková literatura:
Hajko V.: Fyzika v príkladoch. Alfa. Bratislava 1983
Feynman R.P. a kol.: Feynmanovy přednášky z fyziky l. český překlad Fragment, Praha, 2000
Giancolli D.C.: Physics for Scientists and Engineers, Prentice Hall, New Jersey 2000
Kittel Ch. et al.:Mechanics, Berkeley Physics Course I. McGraw-Hill. (ruský překlad Nauka, Moskva 1972)
Last update: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (01.10.2017)
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika. český překlad VUTIM Brno a Prometheus Praha, 2001
Kvasnica a kol.: Mechanika. Academia. Praha 1988
Havránek A.: Mechanika I, II , skriptum, SPN, Praha 1982
Dvořák L.: Fyzika I (mechanika). Prozatimní učební text k přednášce NUFY080 pro posluchače oboru Fyzika zaměřená na vzdělávání. Dostupné na http://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/FyzikaI/ (Pozn.: Materiály jsou postupně doplňovány.)
Mandíková D., Rojko M.: Soubor úloh z mechaniky pro studium učitelství. MFF UK Praha 1993
Elektronická sbírka úloh na webu: http://www.fyzikalniulohy.cz/
Doplňková literatura:
Hajko V.: Fyzika v príkladoch. Alfa. Bratislava 1983
Feynman R.P. a kol.: Feynmanovy přednášky z fyziky l. český překlad Fragment, Praha, 2000
Giancolli D.C.: Physics for Scientists and Engineers, Prentice Hall, New Jersey 2000
Kittel Ch. et al.:Mechanics, Berkeley Physics Course I. McGraw-Hill. (ruský překlad Nauka, Moskva 1972)
Requirements to the exam - Czech
Last update: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (10.06.2019)
Zkouška má písemnou a ústní část, začíná písemnou částí. Písemná část spočívá v řešení příkladů, jejichž typy byly probírány na cvičení. Po úspěšném absolvování písemné části následuje ústní část.
Zkoušku je možno opakovat v nejvýše dvou opravných termínech. (Má-li student úspěšně složenou písemnou část zkoušky, nemusí ji již v opravných termínech opakovat.)
Syllabus -
Last update: T_KDF (14.05.2012)
Kinematics and dynamics of point mass (in an inertial system). ~ System of mass points. ~ Kinematics and dynamics of rigid bodies. ~ Inertial and non-inertial systems. ~ Basic concepts of special theorey of relativity. ~ Analytical solutions of equations of motions. ~ Elements of continuum mechanics. ~ Hydrostatics and hydrodynamics. ~ Waves.
Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (04.01.2018)
Kinematika a dynamika hmotného bodu (v inerciální soustavě).
Hmotný bod, základní kinematické veličiny a pojmy (polohový vektor, souřadnice, trajektorie, vektor rychlosti, zrychlení), jejich zavedení, měření a význam. 1. Newtonův zákon. Síly, vlastnosti pravých sil, princip akce a reakce. Pohybová rovnice: 2.Newtonův zákon. Numerické řešení pohybové rovnice v jednorozměrném případě (pády, kmity). Hybnost, impulz síly. Práce, výkon. Konzervativní síly, potenciální energie (příklady: energie pružiny, gravitační potenciální energie). Kinetická energie, zákon zachování mechanické energie. Pohyb v silových polích (vrhy, mat. kyvadlo). Pohyb v poli centrální síly. Moment hybnosti.
Soustava hmotných bodů.
Kinematický popis, hmotný střed. Celková energie, hybnost, moment hybnosti. 1. a 2. věta impulsová, impuls síly, izolovaná soustava, zákony zachování. Příklady: srážky, problém 2 těles, pohyb rakety.
Kinematika a dynamika tuhého tělesa.
Stupně volnosti, translační a rotační pohyb. Rovnováha tuhého tělesa. Úhlová rychlost jako vektor, skládání rotací. Rotace kolem pevné osy, moment setrvačnosti. Steinerova a Königova věta. Pohyb tělesa při rotaci kolem pevné osy: pohybová rovnice, fyzické kyvadlo.
Inerciální a neinerciální soustavy.
Klasický princip relativity, Galileiho transformace, skládání rychlostí, transformace veličin. Zrychlené soustavy souřadnic, setrvačné síly, ekvivalence setrvačných a gravitačních sil. Beztížný stav. Rotující soustavy souřadnic, dostředivé. Coriolisovo a Eulerovo zrychlení, odstředivá a Coriolisova síla.
Základní pojmy speciální teorie relativity.
Michelsonův pokus, princip konstantní rychlosti světla, speciální princip relativity. Kinematika speciální teorie relativity (kontraktace délek, dilatace času, transformace rychlostí). Dynamika hmotného bodu v rámci speciální teorie relativity: hybnost, klidová a relativistická hmotnost, energie, klidová energie. Ekvivalence hmotnosti a energie.
Analytická řešení pohybu částic a těles.
Analytická řešení pohybu částice v silových polích a v odporujícím prostředí. Kmity: lineární harmonický oscilátor (komplexní formalismus), tlumené kmity, buzené kmity, rezonance. Pohyb v poli centrální síly: integrály pohybu, efektivní potenciál, Keplerovy zákony.
Základy mechaniky kontinua.
Napětí, deformace, rychlost deformace. Popis napětí pomocí tenzoru; význam složek tenzoru napětí.. Základy reologické klasifikace látek. Pružnost, Hookeův zákon. Smyková deformace. Torze.
Hydrostatika a hydrodynamika.
Tlak. Rovnice hydrostatické rovnováhy. Pascalův a Archimedův zákon. Lagrangeův a Eulerův popis pohybu tekutiny. Rovnice kontinuity. Eulerova hydrodynamická rovnice. Bernoulliova rovnice. Vazké tekutiny, laminární a turbulentní proudění.
Vlnění.
Podélné a příčné vlnění v řadě bodů, postupné a stojaté vlny. Rovnice struny.
