Základní kurz klasické mechaniky: mechanika hmotného bodu, soustav hmotných bodů, tuhého tělesa, základy
mechaniky kontinua včetně hydrostatiky a hydrodynamiky, úvod do vlnění; základní představy o prostoru a čase v
klas.mechanice. Je kladen důraz na potřeby budoucích učitelů fyziky: průběžně je objasňován význam
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.
Last update: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (19.01.2018)
Course completion requirements -
Credits from seminar(recitation):
At least 50% points from test(s) is needed.
Exam:
To have credits from the seminar (recitation) is a necessary condition for going to the exam.
The exam has written and oral part. Written part (test) consists of solving problems/tasks of the types discussed in the seminar. Oral part follows. Student who failed to pass the exam can repeated it twice more at most.
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (24.10.2019)
Podmínky k získání zápočtu ze cvičení:
Pro studenty prezenčního studia:
V průběhu semestru píší studenti dva 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, mají 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 dvou 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.
U ústní části zkoušky budou požadována základní témata a koncepty, které byly přednášeny (prezenčně nebo v online výuce) resp. jsou ve vytvářených studijních materiálech. Požadavky ke zkoušce jsou dány sylabem předmětu.
Zkoušku je možno opakovat v nejvýše dvou opravných termínech. (Má-li student úspěšně složenou písemnou část zkoušky, nemusí ji již v opravných termínech opakovat.)
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (12.10.2020)
Literature -
Note: Some books and materials mentioned below are in Czech.
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Physics
Kvasnica a kol.: Mechanika. Academia. Praha 1988
Havránek A.: Mechanika I, II, skriptum, SPN, Praha 1982
Dvořák L.: Mechanika. Prozatímní učební text k přednášce pro posluchače oboru Fyzika zaměřená na vzdělávání. Dostupné na https://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/Mechanika/ (Pozn.: Materiály jsou postupně doplňovány.)
Mandíková D., Rojko M.: Soubor úloh z mechaniky pro studium učitelství. MFF UK Praha 1993. Dostupné na: http://kdf.mff.cuni.cz/~mandikova/mechanika/sbirka.doc
Elektronická sbírka úloh se strukturovaným řešením: http://www.fyzikalniulohy.cz/
Supplementary literature:
Feynman R.P..: Feynman´s Lectures on physics.
Giancolli D.C.: Physics for Scientists and Engineers, Prentice Hall, New Jersey 2000
Yung-kuo Lim (ed.). (1994). Problems and Solution on Mechanics. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (02.12.2022)
Elektronické materiály:
Dvořák L.: Mechanika. Prozatímní učební text k přednášce pro posluchače studijního programu Fyzika se zaměřením na vzdělávání. Dostupné na https://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/Mechanika/
Materiály ke cvičení viz odkaz na stránce: https://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/Mechanika-cviceni/
Další materiály:
Elektronická sbírka úloh se strukturovaným řešením: http://reseneulohy.cz/cs/fyzika/mechanika
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika. Český překlad VUTIUM Brno a Prometheus Praha, 2001
Kvasnica a kol.: Mechanika. Academia. Praha 1988
Havránek A.: Mechanika I, II, skriptum, SPN, Praha 1982
Mandíková D., Rojko M.: Soubor úloh z mechaniky pro studium učitelství. MFF UK Praha 1993. Dostupné na: http://kdf.mff.cuni.cz/~mandikova/mechanika/sbirka.doc
Doplňková literatura:
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
Yung-kuo Lim (ed.). (1994). Problems and Solution on Mechanics. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (02.12.2022)
Teaching methods - Czech
Přednáška (s demonstračními pokusy, včetně pokusů s jednoduchými pomůckami využitelnými ve výuce na školách).
Cvičení (doplněné jendoduchými pokusy využitelnými ve výuce na školách).
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (02.12.2022)
Requirements to the exam - Czech
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.) U ústní části zkoušky budou požadována základní témata a koncepty, které byly přednášeny (prezenčně nebo v online výuce) resp. jsou ve vytvářených studijních materiálech. Požadavky ke zkoušce jsou dány sylabem předmětu.
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (12.10.2020)
Syllabus -
Kinematics and dynamics of point mass
System of point masses
Kinematics and dynamics of rigid body
Inertial and non-inertial reference frames
Analytical solutions of equations of motion
Basics of continuum mechanics
Hydrostatics and hydrodynamics
Waves
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (24.10.2019)
Kinematika a dynamika hmotného bodu (v inerciální soustavě)
Hmotný bod, základní kinematické veličiny a pojmy (polohový vektor, souřadnice, trajektorie, vektor rychlosti, zrychlení), jejich zavedení a význam; tečné a normálové zrychlení. 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, první a druhá kosmická rychlost. 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. 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. Základní informace o vztahu klasické mechaniky a speciální teorie relativity. Zrychlené soustavy souřadnic, setrvačné síly, ekvivalence setrvačných a gravitačních sil. Beztížný stav. Rotující soustavy souřadnic, dostředivé, Coriolisovo a Eulerovo zrychlení, Eulerova, Coriolisova a odstředivá síla.
Analytická řešení pohybu částic a těles
Analytická řešení pohybu nabité částice v homogenním elektrickém a magnetickém poli a částice v odporujícím prostředí (pro sílu úměrnou první a druhé mocnině rychlosti). Kmity: lineární harmonický oscilátor (komplexní formalismus), tlumené kmity, buzené kmity, rezonance. Vázané kmity dvou netlumených oscilátorů. Pohyb v poli centrální síly: integrály pohybu, efektivní potenciál, trajektorie pohybu, Keplerovy zákony.
Základy mechaniky kontinua
Napětí, deformace, rychlost deformace. Popis napětí pomocí tenzoru; význam složek tenzoru napětí. Pružnost, Hookeův zákon. Smyková deformace. Torze válcové tyče.
Hydrostatika a hydrodynamika
Tlak. Rovnice hydrostatické rovnováhy, příklady její aplikace: hydrostatický tlak, izotermická atmosféra. Pascalův a Archimedův zákon. Lagrangeův a Eulerův popis pohybu tekutiny. Rovnice kontinuity v integrálním a diferenciálním tvaru. Eulerova hydrodynamická rovnice. Bernoulliova rovnice. Vazké tekutiny, laminární a turbulentní proudění.
Vlnění
Rovnice struny a její řešení: postupné a stojaté vlny.
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (02.12.2022)
Learning resources - Czech
Dvořák L.: Mechanika. Prozatímní učební text k přednášce pro posluchače programu Fyzika se zaměřením na vzdělávání. Dostupné na http://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/Mechanika/ (Pozn.: Materiály jsou postupně doplňovány.)
Elektronická sbírka úloh se strukturovaným řešením: http://reseneulohy.cz/cs/fyzika/mechanika
Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (24.09.2020)
