PředmětyPředměty(verze: 945)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Fyzika pro nefyziky II - Svět kolem nás - NOFY017
Anglický název: Physics for Non-Physicists II - The World around Us
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2023
Semestr: letní
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Garant: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Předměty obecného základu
Anotace -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (24.04.2023)
Pokračování výběrové přednášky NOFY016. Cílem je dále ukazovat na vybraných tématech, co díky fyzice o světě víme, jak to můžeme popsat, jak souvisí teorie s experimentem, ale také odkud víme, že to víme, proč je to zajímavé a k čemu je to dobré. Nepůjde o "fyziku s křídou a tabulí", ale budeme svět kolem nás zkoumat pomocí experimentů, jednoduchých i složitějších, historických i moderních. Řadu pokusů a měření provádějí studenti sami.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (24.04.2023)

Předmět je zakončen ústní zkouškou (Lze mít 2 opravné termíny.). Část zkoušky je možné nahradit aktivním vystoupením (referátem) v průběhu semestru.

Literatura -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (24.04.2023)

Halliday, Resnick, Walker: Fyzika (5 dílů)

Feynman, Leighton, Sands: Feynmanovy přednášky z fyziky (3 díly)

Šofr, Vlach, Drozd: Rande s Fyzikou

Štoll: Svět očima fyziky

Brož, Roskovec: Základní fyzikální konstanty

Svoboda: Přehled středoškolské fyziky

Štoll: Dějiny fyziky

Metody výuky
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (24.04.2023)

Výuka je integrovaná - přednášky se prolínají s praktickými "hands-on" aktivitami a jsou využívány prvky z metod aktivního učení (Peer Instrunction, Just-in-Time Teaching, ...).

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (12.05.2023)

Přednáška bude do jisté míry interaktivní, takže osnova se může vyvíjet a reagovat na zájem účastníků.

Navržená témata:

Zvuk a měření rychlosti zvuku
Vlastnosti vlnění, zdroj zvuku, prostředí pro šíření, absorpce

Rychlost zvuku, modul objemové pružnosti, závislost na teplotě

Měření vlnové délky zvuku ve vzduchu

Historie měření rychlosti zvuku: Mersenne (kanón a ozvěna), Colladon a Strum (porovnání optického a akustického signálu na Ženevském jezeře)

Měření rychlosti zvuku ve vzduchu pomocí stojatého vlnění a pomocí dvou mikrofonů

Dopplerův jev

Citlivost lidského ucha

Vlastnosti zvuku, rozdíl tón a hluk, výška a barva tónu, hlasitost a intenzita zvuku, hladina intenzity zvuku

Atomová fyzika
Atomizmus filozofická konstrukce ve starém Řecku

Chemický atomizmus, slučování v hmotnostních poměrech, chemické prvky, Brownův pohyb, problémy se vztahy atom - molekula a se změnami objemu při slučování plynů

Objevy vedoucí k objevu elektronu: Ruhmkorfův transformátor a Geisslerova trubice, katodové paprsky

Vlastnosti katodových paprsků

Rentgenové paprsky

Elektron, jeho vlastnosti, Millikanův pokus, náboje elementárních částic

Thomsonův pudinkový model atomu

Rutherfordův planetární model atomu, Rutherfordův pokus

Bohrův kvantový model atomu, Franck-Hertzův pokus

Fotoelektrický jev (fotoefekt), výstupní práce elektronu, závislost na frekvenci dopadajícího záření, Planckova konstanta

Kvantová mechanika
Čarová spektra, Balmerova série, Rydbergova konstanta

Ultrafialová katastrofa, Planckův vyzařovací zákon

Foton, zíkladní vlastnosti, Comptonův rozptyl

De Broglieho vlnová délka, odvození Bohrovy kvantovaní podmínky, potvrzující pokusy: rozptyl elektronů na krystalu - vlnová délka elektronu

Vlnová funkce, hustota pravděpodobnosti výskytu částice

Kvantování energie, princip korespondence, nekonečná potenciálová jáma, analogie se strunou, vztah pro energii, řádový odhad velikosti a energie atomu a jádra, Heisenbergovy relace neurčitosti, energie základního stavu, minimální energie vázaného stavu

Tunelový jev, atomové jádro

Schrodingerova rovnice, hamiltonův operátor, okrajové podmínky pro vázané stavy

Atom vodíku, energie kvantových stavů atomu vodíku, kvantová čísla atomu vodíku, vlnová funkce základního stavu atomu vodíku, radiální hustota pravděpodobnosti

Jaderná fyzika
Rutherfordův pokus

Vlastnosti atomových jader, vlastnosti nukleonů, rozměr jádra, hmotnostní, protonové a neutronové číslo, zákon zachování nukleonů, izotopy, stabilita nuklidů

Jaderné síly, jaderná vazebná energie, jaderné štěpení a jaderná fúze

Radioaktivní rozpad, rychlost rozpadu, aktivita vzorku, poločas rozpadu

Radioaktivní záření, alfa rozpad, beta rozpad, radiační dávka, dávkový ekvivalent

Využití radionuklidů

Pokusy s částicovou kamerou MX-10

Jaderné reakce, zákony zachování, částice s nulovou klidovou hmotností, účinný srážkový průřez

Jaderná fúze

Jaderné štěpení

Jaderný reaktor

Částicová fyzika - Standardní model
Fermiony + bozony

Elementární částice: leptony + kvarky

Dělení podle interakcí: hadrony + leptony

Fyzika urychlovačů
Princip urychlování

Základní typy urychlovačů

CERN

Speciální teorie relativity
Galileův mechanický princip relativity

Éterová teorie a Lorenzovo vysvětlení s kontrakcí délek a dilatací času

Základní postuláty STR: princip relativity, princip konstantní rychlosti světla, experimenty potvrzující mezní rychlost světla

Relativita současnosti, relativita času + odvození dilatace času, potvrzující experimenty, kontrakce délek

Lorentzovy transformace, relativistické skládání rychlostí

Paradox dvojčat

Možné exkurze na fyzikální pracoviště - jen při dostatečném počtu posluchačů
Jaderný reaktor Vrabec

Tokamak nebo PALS

Elektronový mikroskop

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK