Vybrané kapitoly z fyziky - MFOE017

• Anglický název: Selected parts of Physics
• Český název: Vybrané kapitoly z fyziky
• Zajišťuje: Matematicko-fyzikální fakulta UK (31-MFF)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2025
• Semestr: oba
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: 4/0, Zk [HT]
• Počet míst: 80
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Vysvětlení: od 2025/26 nově zařazena prerekvizita
• Poznámka: povolen pro zápis po webu; předmět lze zapsat v ZS i LS
• Garant: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc.
• Vyučující: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc.; RNDr. Tomáš Kekule, Ph.D.; Mgr. Václava Kopecká; doc. Mgr. Vojtěch Patkóš, Ph.D.; Mgr. Filip Šebesta, Ph.D.
• Prerekvizity : {splnění jednoho z předmětů MS710P73, MS710P77, MS710P52, MS710P56}
• Je korekvizitou pro: MFOE021

Anotace

čeština

Základní kurz fyziky určený studentům oboru biologie. Důkladnějsí seznámení se základními pojmy a myšlenkami fyziky. Příklady aplikací v biologii.

Poslední úprava: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (06.06.2003)

angličtina

Basic course of physics for biologists. Main concepts and ideas. Applications in biology.

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (31.03.2026)

Literatura

čeština

Základní:

• D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika, VUTIUM, Brno a PROMETHEUS, Praha 2001 (libovolné české a anglické vydání).

Rozšiřující:

• R. A. Serway, J. W. Jewett, Jr.: Physics for Scientist and Engineers with Moder Physics, 10th edition, Cengage, 2019 (libovolné vydání).
• K. Franklin, P. Muir a kol.: Biological Physics for the Health and Life Sciences, 2.vydání, John Wiley and Sons, 2019 (libovolné vydání). 

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (17.04.2026)

angličtina

Basic:

• D.Halliday, R.Resnick, J.Walker: Physics, VUTIUM, Brno and PROMETHEUS, Prague 2001 (any Czech and English edition).

Advanced:

• R. A. Serway, J. W. Jewett, Jr.: Physics for Scientists and Engineers with Moder Physics, 10th edition, Cengage, 2019 (any edition).
• K. Franklin, P. Muir et al.: Biological Physics for the Health and Life Sciences, 2.vydání, John Wiley and Sons, 2019 (any edition).
  

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (17.04.2026)

Požadavky ke zkoušce

• Zkouška má podobu písemného testu. Část otázek je teoretických, část má podobu jednoduchých příkladů.
• Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je zapsat se na vyhlášený termín. Osobní účast na výuce není podmínkou ale výhodou.
• U zkoušky může mít student jedny tabulky vzorců a funkcí , kalkulačku (přístroj, nikoli ale aplikaci kalkulačky v mobilním telefonu, tabletu nebo notebooku či PC) nebo logaritmické pravítko.

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (22.09.2021)

Sylabus

čeština

Mechanika

1. Základní pojmy newtonovské mechaniky: čas, prostor, poloha, rychlost, zrychlení, hybnost.

2. Newtonovy pohybové zákony a gravitační zákon. Soustava souřadná inerciální a neinerciální. 

3. Síly konzervativní, nekonzervativní a setrvačné.

4. Hmotnost setrvačná a gravitační a jejich rovnost.

5. Vektorový součin, moment hybnosti a moment setrvačnosti.

6. První a druhá impulsová věta.

7. Energie: práce, kinetická a potenciální energie. 

8. Zákon zachování energie. Ukládání energie.

9. Kmity a vlnění. Rezonance.

Elektřina a magnetismus

1. Elektrický náboj, Coulombův zákon, elektrický dipól, intenzita elektrického pole

2. Gaussův zákon elektrostatiky, elektrický potenciál a napětí, kondenzátor a kapacita

3. Elektrický proud, odpor a rezistivita, výkon elektrického proudu

4. Magnetické pole, magnetická indukce, pohyb nabité částice v magnetickém poli, síla působící na vodič s proudem, magnetický dipól, Hallův jev

5. Magnetické pole el. proudu, Ampérův zákon, magnetické pole kolem dlouhého přímého vodiče, magnetické pole solenoidu

6. Elektromagnetická indukce, Lenzův zákon, indukce a přenos energie, indukované el. pole, cívka a indukčnost, vlastní indukce

7. Elektromagnetické kmity a střídavý proud, tlumené kmity, nucené kmity, sériový obvod RLC, výkon v obvodech se střídavým proudem, rezonance, transformátory

8. Magnetické pole v látce, magnetické látky, indukované magnetické pole, Maxwellovy rovnice

9. Elektromagnetické vlnění, postupná EM vlna, Poyntingův vektor, polarizované světlo, odraz a lom, úplný odraz a mezní úhel, 

10. Interference, Huygensův princip, konstruktivní a destruktivní interference, difrakce na štěrbině a kruhovém otvoru, interference na tenké vrstvě

Optika

1. Obrazy, kulové zrcadla, zobrazení a zobrazovací rovnice, příčné zvětšení, čočky, lupa 

Rozšíření, které není součástí zkoušky:

Přírodovědné teorie: její vyvratitelnost a axiomatická forma. Symetrie a zákony zachování, teorém Emmy Noetherové. Fourierova transformace.

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (13.04.2026)

angličtina

Mechanics:

1. Basic concepts of Newtonian mechanics: time, space, position, velocity, acceleration, momentum.

2. Newton's laws of motion and the law of gravity. Inertial and non-inertial coordinate systems.

3. Conservative, non-conservative and inertial forces.

4. Inertial and gravitational mass and their equality.

5. Vector product, angular momentum and moment of inertia.

6. First and second momentum laws. 

7. Energy: work, kinetic and potential energy. 

8. Law of conservation of energy. Energy storage. 

9. Oscillations and waves. Resonance.

Electricity and magnetism:

1. Electric charge, Coulomb's law, electric dipole, electric field intensity.

2. Gauss's law of electrostatics, electric potential and voltage, capacitor and capacitance.

3. Electric current, resistance and resistivity, power of electric current. 

4. Magnetic field, magnetic induction, motion of a charged particle in a magnetic field, force acting on a conductor with current, magnetic dipole, Hall effect.

5. Magnetic field of electric current, Ampere's law, magnetic field around a long straight conductor, magnetic field of a solenoid.

6. Electromagnetic induction, Lenz's law, induction and energy transfer, induced el. field, coil and inductance, self-induction.

7. Electromagnetic oscillations and alternating current, damped oscillations, forced oscillations, RLC series circuit, power in alternating current circuits, resonance, transformers.

8. Magnetic field in matter, magnetic substances, induced magnetic field, Maxwell's equations.

9. Electromagnetic waves, progressive EM wave, Poynting vector, polarized light, reflection and refraction, total reflection and critical angle.

10. Interference, Huygens' principle, constructive and destructive interference, diffraction at a slit and a circular hole, interference at a thin film.

11. Images, spherical mirrors, image and image equations, transverse magnification, lenses, magnifying glass

Extensions that are not part of the exam:

Natural scientific theories: their falsifiability and axiomatic form. Symmetry and conservation laws, Emma Noether's theorem. Fourier transform.

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (01.04.2026)

Výsledky učení

čeština

Mechanika

Cíl: Student aplikuje Newtonovy zákony a zákony zachování na pohyb hmotných bodů a těles.

• Definujte rozdíl mezi inerciální a neinerciální vztažnou soustavou a uveďte příklady setrvačných sil.

• Vysvětlete fyzikální význam věty o momentu hybnosti (2. impulzová věta) pro rotační pohyb.

• Vypočítejte kinetickou a potenciální energii systému a prokažte platnost zákona zachování mechanické energie.

• Graficky znázorněte amplitudu tlumených kmitů v závislosti na čase a vysvětlete podmínky vzniku rezonance.

Elektřina a magnetismus

Cíl: Student analyzuje elektromagnetické pole a jeho interakci s látkou a elektrickými obvody.

• Popište rozložení elektrického potenciálu v okolí elektrického dipólu.

• Aplikujte Gaussův zákon k určení intenzity elektrického pole symetrických nabitých těles.

• Vypočítejte magnetickou indukci v ose solenoidu při znalosti počtu závitů a proudu.

• Vysvětlete Lenzův zákon jako důsledek zákona zachování energie při elektromagnetické indukci.

• Analyzujte sériový RLC obvod a určete jeho rezonanční frekvenci.

• Interpretujte Maxwellovy rovnice jako ucelenou teorii elektromagnetického pole.

Optika

Cíl: Student vysvětlí šíření světla a principy tvorby obrazu optickými soustavami.

• Rozlište mezi konstruktivní a destruktivní interferencí na tenké vrstvě.

• Vypočítejte polohu a zvětšení obrazu u tenké čočky pomocí zobrazovací rovnice.

• Vysvětlete princip úplného odrazu a uveďte jeho praktické využití v medicíně/biologii.

Poslední úprava: Patkóš Vojtěch, doc. Mgr., Ph.D. (14.04.2026)

angličtina

Mechanics

Objective: The student applies Newton's laws and conservation laws to the motion of mass points and bodies.

• Define the difference between an inertial and non-inertial reference frame and give examples of inertial forces.
• Explain the physical meaning of the angular momentum theorem (2nd momentum theorem) for rotational motion.
• Calculate the kinetic and potential energy of the system and prove the validity of the law of conservation of mechanical energy.
• Graphically depict the amplitude of damped oscillations as a function of time and explain the conditions for the occurrence of resonance. 

Electricity and magnetism

Objective: The student analyzes the electromagnetic field and its interaction with matter and electrical circuits.

• Describe the distribution of electric potential around an electric dipole.
• Apply Gauss's law to determine the electric field intensity of symmetrical charged bodies.
• Calculate the magnetic induction in the axis of a solenoid given the number of turns and current.
• Explain Lenz's law as a consequence of the law of conservation of energy in electromagnetic induction.
• Analyze a series RLC circuit and determine its resonant frequency.
• Interpret Maxwell's equations as a comprehensive theory of the electromagnetic field. 

Optics

Objective: The student will explain the propagation of light and the principles of image formation by optical systems.

• Distinguish between constructive and destructive interference in a thin film.
• Calculate the position and magnification of the image of a thin lens using the imaging equation.
• Explain the principle of total internal reflection and indicate its practical application in medicine/biology.

Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (17.04.2026)