516-0302/01 – Fyzika II ()
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | 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
magisterského studia. Studenti navážou na znalosti ze všech oblasti klasické
fyziky (předmět Fyzika I) a rozšíří si fyzikální vědomosti o partie moderní
fyziky. Současně si prohloubí znalosti z těch oblastí klasické fyziky, které
mohou využít při studiu navazujících odborných předmětů v magisterském studiu.
Kurz fyziky II využívá diferenciálního a integrálního počtu, diferenciálních
rovnic a vektorové analýzy. Cílem předmětu je získat znalosti z těch oblastí
fyziky, které jsou potřebné pro další vědomosti strojního inženýra.
Povinná literatura:
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
ČÁSTICE A POLE
1. E l e m e n t á r n í č á s t i c e . Typy interakcí mezi
elementárními částicemi. Vlastnosti a klasifikace elementárních
částic. Struktura elementárních částic.
F y z i k á l n í p o l e . Intenzita a potenciál fyzikálního pole.
Vztah mezi intenzitou a potenciálem fyzikálního pole. Gravitační a
tíhové pole Země.
MECHANIKA
Č á s t i c e , s o u s t a v a č á s t i c a t ě l e s o v
klasické mechanice. Vztažná soustava. Poloha částice. Událost.
Relativnost pohybu. Klasifikace posuvného a rotačního pohybu.
2. Inerciální a neinerciální vztažná soustava. Pohybová rovnice posuvného
pohybu. Šikmý vrh. Impuls síly. Práce, výkon, účinnost. Kinetická
energie a potenciální energie posuvného pohybu. Energie vazby. Zákony
zachování mechanických veličin.
Souřadnice těžiště tělesa. I. impulsová věta, II. impulsová věta.
Pohybová rovnice rotačního pohybu. Výpočet momentu setrvačnosti
tělesa. Moment hybnosti symetrického tělesa. Setrvačníky. Pohyb
gyroskopu.
3. Harmonický oscilátor v klasické fyzice. Pohybová rovnice netlumených,
tlumených a nucených kmitů a jejich řešení. Soustava harmonických
oscilátorů. Kmity lineárního řetězce.
Mechanické vlny. Odraz, lom a ohyb vln. Vlnová rovnice. Fázová a
grupová rychlost vln. Energie a hybnost přenášená vlněním.
Šíření a absorpce zvuku. Hluk a jeho fyziologické účinky.
4. Č á s t i c e v r e l a t i v i s t i c k é f y z i c e . Klasická
teorie relativity. Michelsonův pokus. Speciální teorie relativity.
Čtyřrozměrný prostoročas. Zákony mechaniky v relativistické formulaci.
5. Energie v relativistické formulaci. Deformace prostoru a času. Rovnice
kvantové mechaniky v relativistické formulaci. Obecná teorie
relativity.
6. Č á s t i c e v k v a n t o v é m e c h a n i c e . Částicové
vlastnosti vln. Foton. Záření absolutně černého tělesa. Vlnové
vlastnosti částic. Materiální vlny.
Heisenbergerova relace neurčitosti. Difrakce částic. Schrödingerova
rovnice. Formalismus kvantové mechaniky.
Harmonický oscilátor v kvantové mechanice.
TEPLO
7. M o l e k u l á r n ě – k i n e t i c k á t e o r i e . Brownův
pohyb. Tlak. Difuze. Teplota a teplotní změny. Rozložení částic podle
rychlosti.
8. T e r m o d y n a m i k a . Práce, vnitřní energie a teplo v
diferenciálním tvaru. 1. a 2. věta termodynamiky v diferenciálním
tvaru. Entropie. 3. věta termodynamiky. Pracovní a tepelný diagram.
ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS
9. E l e k t r o s t a t i c k é p o l e . Gaussův zákon elektrostatiky
v diferenciálním tvaru. Polarizace. I. Maxwellova rovnice.
E l e k t r i c k ý p r o u d v k o v e c h .
Pásmová teorie vodivosti, vodivostní elektrony, hustota proudu.
Elektromotorické napětí. Ohmův zákon v diferenciálním tvaru. Odpor.
10. E l e k t r i c k ý p r o u d v k a p a l i n á c h ,
p l y n e c h a v a k u u .
Iontová vodivost, Faradayovy zákony, chemické zdroje. Ionizace,
výboje, vedení ve vakuu.
E l e k t r i c k ý p r o u d v p o l o v o d i č í c h .
11. M a g n e t i s m u s a m a g n e t i c k é p o l e .
Ampérův zákon, Biottův-Savartův zákon v diferenciálním tvaru.
Elektromagnetická indukce. Faradyův zákon v diferenciálním tvaru.
Energie magnetického pole.
Chování materiálů v magnetickém poli. Dia-, para- a feromagnetika.
Souhrn Maxwellových rovnic v diferenciálním a integrálním tvaru.
ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY
12. G e o m e t r i c k á o p t i k a .
Index lomu. Zákon odrazu a lomu světla. Optické zobrazení jednoduchou
plochou lomem a odrazem, tenkou čočkou. Lupa, mikroskop.
F o t o m e t r i e .
Zářivý a světelný tok. Svítivost, jas, osvětlení.
K v a n t o v é v l a s t n o s t i e l e k t r o m a g n e -
t i c k é ho z á ř e n í .
Planckova hypotéza. Comptonův jev. Spektrální série. Lasery. X paprsky.
13. V l n o v é v l a s t n o s t i
e l e k t r o m a g n e t i c k é h o z á ř e n í .
Koherence. Polarizace světla. De Broglieho vlna.
O p t o e l e k t r o n i k a .
Zdroje, přijímače, světlovody. Oblasti užití.
ATOMOVÉ JÁDRO A JADERNÁ ENERGETIKA
14. Neutron-protonový model, stabilita jádra, vazebná energie. Velikost
jádra. Rozpad a syntéza jádra.
Interakce záření a látky. Účinky záření, dozimetrie.
Jaderná energetika a bezpečnost. Základní typy reaktorů.
Zásady ochrany.
Týden
ČÁSTICE A POLE
1. E l e m e n t á r n í č á s t i c e . Typy interakcí mezi
elementárními částicemi. Vlastnosti a klasifikace elementárních
částic. Struktura elementárních částic.
F y z i k á l n í p o l e . Intenzita a potenciál fyzikálního pole.
Vztah mezi intenzitou a potenciálem fyzikálního pole. Gravitační a
tíhové pole Země.
MECHANIKA
Č á s t i c e , s o u s t a v a č á s t i c a t ě l e s o
v klasické mechanice. Vztažná soustava. Poloha částice. Událost.
Relativnost pohybu. Klasifikace posuvného a rotačního pohybu.
2. Inerciální a neinerciální vztažná soustava. Pohybová rovnice posuvného
pohybu. Šikmý vrh. Impuls síly. Práce, výkon, účinnost. Kinetická
energie a potenciální energie posuvného pohybu. Energie vazby. Zákony
zachování mechanických veličin.
Souřadnice těžiště tělesa. I. impulsová věta, II. impulsová věta.
Pohybová rovnice rotačního pohybu. Výpočet momentu setrvačnosti
tělesa. Moment hybnosti symetrického tělesa. Setrvačníky. Pohyb
gyroskopu.
3. Harmonický oscilátor v klasické fyzice. Pohybová rovnice netlumených,
tlumených a nucených kmitů a jejich řešení. Soustava harmonických
oscilátorů. Kmity lineárního řetězce.
Mechanické vlny. Odraz, lom a ohyb vln. Vlnová rovnice. Fázová
a grupová rychlost vln. Energie a hybnost přenášená vlněním.
Šíření a absorpce zvuku. Hluk a jeho fyziologické účinky.
4. Č á s t i c e v r e l a t i v i s t i c k é f y z i c e . Klasická
teorie relativity. Michelsonův pokus. Speciální teorie relativity.
Čtyřrozměrný prostoročas. Zákony mechaniky v relativistické formulaci.
5. Energie v relativistické formulaci. Deformace prostoru a času. Rovnice
kvantové mechaniky v relativistické formulaci. Obecná teorie
relativity.
6. Č á s t i c e v k v a n t o v é m e c h a n i c e . Částicové
vlastnosti vln. Foton. Záření absolutně černého tělesa. Vlnové
vlastnosti částic. Materiální vlny.
Heisenbergerova relace neurčitosti. Difrakce částic. Schrödingerova
rovnice. Formalismus kvantové mechaniky.
Harmonický oscilátor v kvantové mechanice.
TEPLO
7. M o l e k u l á r n ě – k i n e t i c k á t e o r i e . Brownův
pohyb. Tlak. Difuze. Teplota a teplotní změny. Rozložení částic podle
rychlosti.
8. T e r m o d y n a m i k a . Práce, vnitřní energie a teplo
v diferenciálním tvaru. 1. a 2. věta termodynamiky v diferenciálním
tvaru. Entropie. 3. věta termodynamiky. Pracovní a tepelný diagram.
ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS
9. E l e k t r o s t a t i c k é p o l e . Gaussův zákon elektrostatiky
v diferenciálním tvaru. Polarizace. I. Maxwellova rovnice.
E l e k t r i c k ý p r o u d v k o v e c h .
Pásmová teorie vodivosti, vodivostní elektrony, hustota proudu.
Elektromotorické napětí. Ohmův zákon v diferenciálním tvaru. Odpor.
10. E l e k t r i c k ý p r o u d v k a p a l i n á c h ,
p l y n e c h a v a k u u .
Iontová vodivost, Faradayovy zákony, chemické zdroje. Ionizace, výboje,
vedení ve vakuu.
E l e k t r i c k ý p r o u d v p o l o v o d i č í c h .
11. M a g n e t i s m u s a m a g n e t i c k é p o l e .
Ampérův zákon, Biottův-Savartův zákon v diferenciálním tvaru.
Elektromagnetická indukce. Faradyův zákon v diferenciálním tvaru.
Energie magnetického pole.
Chování materiálů v magnetickém poli. Dia-, para- a feromagnetika.
Souhrn Maxwellových rovnic v diferenciálním a integrálním tvaru.
ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY
12. G e o m e t r i c k á o p t i k a .
Index lomu. Zákon odrazu a lomu světla. Optické zobrazení jednoduchou
plochou lomem a odrazem, tenkou čočkou. Lupa, mikroskop.
F o t o m e t r i e .
Zářivý a světelný tok. Svítivost, jas, osvětlení.
K v a n t o v é v l a s t n o s t i
e l e k t r o m a g n e t i c k é h o z á ř e n í .
Planckova hypotéza. Comptonův jev. Spektrální série. Lasery. X paprsky.
13. V l n o v é v l a s t n o s t i
e l e k t r o m a g n e t i c k é h o z á ř e n í .
Koherence. Polarizace světla. De Broglieho vlna.
O p t o e l e k t r o n i k a .
Zdroje, přijímače, světlovody. Oblasti užití.
ATOMOVÉ JÁDRO A JADERNÁ ENERGETIKA
14. Neutron-protonový model, stabilita jádra, vazebná energie. Velikost
jádra. Rozpad a syntéza jádra.
Interakce záření a látky. Účinky záření, dozimetrie.
Jaderná energetika a bezpečnost. Základní typy reaktorů. Zásady
ochrany.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.