PředmětyPředměty(verze: 837)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Fyzika I (mechanika) - NUFY080
Anglický název: Physics I (Mechanics)
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2012 do 2018
Semestr: zimní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: zimní s.:4/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc.
RNDr. Dana Mandíková, CSc.
Kategorizace předmětu: Učitelství > Fyzika
Anotace -
Poslední úprava: 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.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: 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.)

Literatura -
Poslední úprava: 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)

Sylabus -
Poslední úprava: 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.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK