PředmětyPředměty(verze: 916)
Předmět, akademický rok 2022/2023
   Přihlásit přes CAS
Mechanika - NFUF101
Anglický název: Mechanics
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2020
Semestr: zimní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: zimní s.:4/2, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc.
RNDr. Dana Mandíková, CSc.
RNDr. Marie Snětinová, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Učitelství > Fyzika
Neslučitelnost : NUFY080
Záměnnost : NUFY080
Je záměnnost pro: NUFY080
Anotace
Poslední úprava: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (19.01.2018)
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.
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (12.10.2020)
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.)

Literatura -
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, 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

Metody výuky
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (02.12.2022)

Přednáška (s demonstračními pokusy, včetně pokusů s jednoduchými pomůckami využitelnými ve výuce na školách).

Cvičení (doplněné jendoduchými pokusy využitelnými ve výuce na školách).

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (12.10.2020)

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.

Sylabus -
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (02.12.2022)
  • 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.

Studijní opory
Poslední úprava: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (24.09.2020)
  • 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

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK