516-0301/01 – Fyzika I ()
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2000/2001 | Rok zrušení | 2002/2003 |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vyučovací metody
Anotace
Předmět je koncipován jako předmět teoretického základu technického
bakalářského studia. Studenti si prohloubí znalosti ze všech oblastí klasické
fyziky tak, aby nabyté vědomosti mohli využít při studiu navazujících
odborných předmětů. Kurz Fyziky I využívá diferenciálního a integrálního počtu
funkcí jedné proměnné a vektorové algebry. Cílem předmětu je získat znalosti z
fyziky pro další rozvoj fyzikálních vědomostí, které dále rozšíří o partie
moderní fyziky v magisterském studiu (Předmět Fyzika II).
Povinná literatura:
Fojtek, A., Foukal, J., Mádr, V., Wyslych, P.: Základy fyziky pro bakalářské
studium na VŠB-TU Ostrava. VŠB-TU Ostrava, Ostrava, 2000, 295 s.ISBN 80-7078-
243-0
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Týden: Náplň přednášek:
1. Kinematika. Trajektorie a dráha, okamžitá rychlost a okamžité
zrychlení. Úhlová dráha, úhlová rychlost, úhlové zrychlení.
Klasifikace pohybů.
2. Dynamika. Newtonovy pohybové zákony. Pohybová rovnice. Časový účinek
síly – impuls síly a změna hybnosti. Dráhový účinek síly – práce,
výkon, mechanická energie, zákony zachování.
3. Mechanika tuhého tělesa. Hmotný střed. Moment síly. Moment hybnosti.
Impulsové věty. Moment setrvačnosti. Pohybová rovnice rotačního
pohybu. Práce, výkon, kinetická energie rotačního pohybu.
4. Kmity. Lineární oscilátor – netlumený a tlumený. Vynucené kmity.
Rezonance. Pohybové rovnice. Energie kmitavého pohybu. Skládání kmitů
stejnosměrných a kolmých stejných frekvencí.
5. Vlny. Klasifikace vlnění. Vznik postupné vlny, vlny příčné a podélné.
Šíření vln v prostoru, Huygensův-Fresnelův princip. Rovnice pro
výchylku. Tok energie, intenzita vlnění. Interference vlnění a její
podmínky, stojaté vlny.Akustika. Vznik a šíření zvukové vlny. Základní
akustické veličiny - rychlosti, akustický tlak, akustická intenzita,
hlasitost a hladiny intenzity. Dopplerův jev. Ultrazvuk.
6. Teplota a teplo. Definice tepla a teploty. Tepelné kapacity. Vnitřní
energie. Stavové rovnice plynu, pV diagram. Termodynamika. Práce
plynu. I. a II. věta termodynamiky. Kruhové děje a jejich účinnost.
7. Přenos tepla. Tepelný tok, hustota tepelného toku, Fourierův zákon,
stacionární vedení tepla rovinnou stěnou. Zářivá energie, zářivý tok,
intenzita vyzařování, spektrální intenzita vyzařování, Kirchhoffovy
zákony, Stefanův–Boltzmanův zákon.
8. Elektrické pole. Elektrický tok, Gaussův zákon, elektrostatické
vlastnosti vodičů, práce, potenciál, napětí, elektrostatická indukce,
vlastnosti dielektrik. Ohmovy zákony, práce a výkon, Joulův-Lencův
zákon. Termoelektrické jevy.
9. Vedení proudu ve vakuu. Elektronky, obrazovka. Vedení proudu v
polovodičích. Vlastní a příměsové polovodiče, P-N přechod, dioda,
tranzistor, integrovaný obvod, termistor.
10. Magnetické pole. Magnetická síla. Vektor magnetické indukce,
magnetický tok, pohyb náboje v magnetickém poli, Lorentzova síla,
Hallův jev. Působení magnetického pole na proudovodič, smyčka v
magnetickém poli, magnetický moment. Biotův-Savartův zákon,
magnetické pole přímého a kruhového vodiče, cívky.
11. Elektromagnetická indukce. Faradayův zákon elektromagnetické indukce,
otáčející se smyčka v magnetickém poli, vzájemná a vlastní indukčnost.
12. Elektromagnetické záření. Vznik elektromagnetické vlny, otevřený
kmitavý obvod, anténa, spektrum vln a její zdroje. Planckova hypotéza,
foton a jeho energie, fotoefekt. Bohrův model atomu vodíku. Rentgenové
záření, spontánní a stimulovaná emise, lasery.
13. Youngův pokus, interference v tenké vrstvě, ohyb na štěrbině a
mřížce, difrakce rentgenového záření, holografie.Radioaktivita.
Radioaktivní záření, stabilita jádra, přeměna alfa, beta a gama,
přeměnový zákon. Zákony zachování, jaderné reakce, řetězová reakce.
14. Shrnutí látky. Rezerva.
Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů:
Týden: Náplň cvičení a seminářů:
1. Fyzikální veličiny a jednotky – soustava SI. Vektorová algebra.
2. Výpočet kinematických parametrů obecného křivočarého pohybu. Přímočarý
nerovnoměrně zrychlený pohyb.
3. Kruhové pohyby. Hybnost, síla, impuls síly, pohybová rovnice.
Translační pohyb po nakloněné rovině.
4. Pohyby v homogenním tíhovém poli Země. Mechanická práce, výkon,
mechanická energie, zákon zachování mechanické energie.
5. Skládání sil působících v tuhém tělese. Hmotný střed a těžiště tělesa.
Moment setrvačnosti vzhledem k rotační ose, Steinerova věta. Pohybová
rovnice rotačního pohybu.
6. Kinetická energie pohybujícího se tělesa. Valivý pohyb tělesa po
nakloněné rovině. Kyvadla.
7. Mechanické kmitání. Skládání izochronních kmitání. Rovnice postupného
vlnění.
8. Stavová rovnice ideálního plynu. Vratné stavové změny v ideálním
plynu. Výpočet účinnosti kruhových dějů (Carnotův děj).
9. Elektrické pole bodového náboje a soustavy bodových nábojů. Zákon
zachování mechanické energie v elektrickém poli. Pohyb částice s
nábojem v elektrickém poli. Elektrický dipól v elektrickém poli.
10. Kondenzátory. Vedení elektrického proudu.
11. Magnetické pole vodičů s proudem. Pohyb částice s nábojem v homogenním
magnetickém poli, působení magnetického pole na proudovou smyčku.
12. Indukční tok. Faradayův zákon elektromagnetické indukce. Obvody
střídavého proudu.
13. Elektromagnetické kmitání. Vlastnosti fotonu. Fotoelektrický jev.
14. Vlnová optika. Z á p o č e t
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.