516-0712/01 – Bakalářská fyzika I ()
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 8 |
| Garant předmětu | doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2008/2009 |
| Určeno pro fakulty | FBI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vyučovací metody
Anotace
Cílem studia předmětu bakalářská fyzika je rozšíření fyzikálních znalostí
posluchačů ze středoškolské úrovně na úroveň základního vysokoškolského kurzu
se zaměřením nejen na zvýšení všeobecného fyzikálního přehledu posluchačů, ale
zejména na získání nezbytného fyzikálního základu pro studium dalších
technických disciplin.
Povinná literatura:
1. Barčová K., Foukal J. Bakalářská fyzika I. (pracovní texty k přednáškám),
Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava 2005.
2. Švec J. Radioaktivita a ionizující záření (doplňující učební text), FBI
Ostrava, 2005.
3. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: FYZIKA 1-5, nakl. VUTIUM a
Prométheus Praha, 2000
4. Fojtek A.: Fyzika pro HGF. Skriptum, 2. vydání, Ostrava, VŠB – TU, 1997
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
PREZENČNÍ STUDIUM:
1. týden:
K i n e m a t i k a : Základní pojmy: pohyb, hmotný bod, vztažná soustava,
relativnost pohybu a klidu, trajektorie, dráha, polohový vektor, okamžitá
rychlost a okamžité zrychlení. Klasifikace pohybů: pohyb přímočarý, křivočarý
a kruhový pohyb hmotného bodu. Grafické znázornění pohybů. Pohyby těles v
tíhovém poli Země.
2. týden:
D y n a m i k a : Síla, statické a dynamické účinky síly, skládání sil,
hybnost, impulz síly a změna hybnosti. Newtonovy pohybové zákony, pohybová
rovnice a její aplikace. Síly působící při křivočarém pohybu. Inerciální
vztažné soustavy. Práce, výkon, mechanická energie, zákony zachování.
3. týden:
M e c h a n i k a t u h é h o t ě l e s a : Tuhé těleso, posuvný a otáčivý
pohyb, moment síly, momentová věta, skládání sil, těžiště a hmotný střed.
Moment setrvačnosti, Steinerova věta, pohybová rovnice, kinetická energie
rotujícího tělesa. Valivý pohyb tělesa po nakloněné rovině. Tření.
4. týden:
M e c h a n i c k é k m i t á n í : Lineární oscilátor tlumený a netlumený.
Pohybové rovnice, energie kmitavého pohybu. Fyzické a matematické kyvadlo.
5. týden:
M e c h a n i c k é v l n ě n í : vznik a charakteristiky mechanického
vlnění, příčné a podélné vlnění, odraz vlnění, šíření vlnění v prostoru,
Huygensův-Fresnelův princip. Interference vlnění a její podmínky. Dopplerův
jev.
6. týden:
M e c h a n i k a t e k u t i n : Vlastnosti tekutin v klidu a v pohybu.
Ideální a reálné tekutiny. Hydro- a aero- mechanika. Hydrostatický tlak,
Archimedův zákon, tlaková síla, rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice,
výtok kapaliny malým otvorem.
7. týden:
T e p l o t a a t e p l o : Definice tepla a teploty, tepelné kapacity,
kalorimetrická rovnice, teplotní délková a objemová roztažnost látek. Vnitřní
energie.
T e r m o d y n a m i k a : Stavové veličiny, stavová rovnice ideálního plynu,
kinetická teorie plynů, práce plynu, I. věta termodynamiky. Kruhové děje a
jejich účinnost.
8. týden:
F y z i k á l n í p o l e : druhy fyzikálních polí a jejich charakteristiky.
G r a v i t a č n í p o l e : Newtonův gravitační zákon, intenzita a
potenciál gr. pole, práce sil v gravitačním poli. Pohyby těles v gravitačním
poli Země.
9. týden:
E l e k t r o s t a t i c k é p o l e : Coulombův zákon, intenzita a
potenciál el. pole, práce sil v elektrostatickém poli, napětí, kapacita
vodiče, kondenzátory. Polarizace dielektrika.
Elektrický proud v látkách: Ohmovy zákony, práce a výkon, Kirchhoffovy zákony,
Joulův – Lenzův zákon.
10. týden:
M a g n e t i c k é p o l e : magnetická síla, magnetická indukce, magnetický
tok, pohyb nabité částice v magnetickém poli, Lorentzova síla. Proudovodič v
magnetickém poli, magnetický moment. Biot – Savart – Laplaceův zákon.
11. týden:
E l e k t r o m a g n e t i c k é p o l e : Faradayův zákon
elektromagnetické indukce, vzájemná a vlastní indukčnost. Vznik a vlastnosti
střídavého proudu, RLC - obvody, rezonance.
12. týden:
O p t i k a : Základní pojmy a zákony geometrické optiky, zobrazení lomem a
odrazem, Youngův pokus, interference a difrakce světla. Optické přístroje.
13. týden:
K v a n t o v á , a t o m o v á a j a d e r n á f y z i k a : Planckova
hypotéza, foton, fotoelektrický jev, Comptonův jev. Rentgenové záření, lasery.
Elementární částice. Vývoj představ o stavbě atomu, Bohrův model atomu vodíku,
stavba víceelektronových atomů. Vazebná energie, radioaktivita, jaderné
reakce.
N á p l ň c v i č e n í :
1. týden: Vektorová algebra. Výpočet kinematických parametrů přímočarého
pohybu. Pohyb rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený, volný pád.
2. týden: Kruhový pohyb rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený. Hybnost, síla,
impulz síly, pohybová rovnice. Pohyb hmotného bodu po nakloněné
rovině.
3. týden: Posuvný a otáčivý pohyb tuhých těles. Moment síly. Moment
setrvačnosti.
4. týden: Harmonické kmitání. Kyvadla.
5. týden: Rovnice postupného vlnění. Dopplerův jev.
6. týden: Hydrostatická tlaková a vztlaková síla. Rovnice spojitosti toku
ideální kapaliny. Proudění kapaliny vodorovnou Bernoulliho
trubicí. Výtok kapaliny z nádoby.
7. týden: Teplotní roztažnost látek, kalorimetrická rovnice. Vnitřní energie,
teplo, práce, I. termodynamický zákon. Stavová rovnice ideálního
plynu. Účinnost kruhových dějů.
8. týden: Mechanická práce, výkon, energie, zákon zachování mech. energie.
9. týden: Elektrické pole bodového náboje a soustavy bodových nábojů, pohyb
nabité částice v elektrickém poli. Kondenzátory. Ohmovy a
Kirchhoffovy zákony.
10.týden: Magnetická indukce, magnetický indukční tok, magnetické pole vodičů
s proudem, pohyb nabité částice v homogenním magnetickém poli.
11.týden: Faradayův zákon elektromagnetické indukce, obvody střídavého proudu,
fázorové diagramy.
12.týden: Vlastnosti fotonu, vnější a vnitřní fotoelektrický jev, Comptonův
jev.
13.týden: Odraz a lom světla, zobrazování čočkami a zrcadly.
14.týden: Interference světla. Zápočet.
KOMBINOVANÉ STUDIUM:
1. MECHANIKA
1.1. ZÁKLADNÍ POJMY - PROSTOR, ČAS, HMOTNOST
1.1.1. PROCES MĚŘENÍ, ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ JEDNOTKY SI (m-kg-s)
1.1.2. RELATIVITA POLOHY, VZTAŽNÁ SOUSTAVA
1.1.3. MATERIÁLNÍ OBJEKT, HMOTNOST V PROSTORU, HUSTOTA
1.1.4. FYZIKÁLNÍ ČAS, FYZIKÁLNÍ SYSTÉM, ČASOVÁ ZMĚNA JEHO STAVU
1.2. KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU
1.2.1. POJEM HMOTNÉHO BODU
1.2.2. POHYB HMOTNÉHO BODU, TRAJEKTORIE, DRÁHA
1.2.3. POHYB PŘÍMOČARÝ A KŘIVOČARÝ, ROVNOMĚRNÝ A NEROVNOMĚRNÝ
1.2.4. OKAMŽITÁ RYCHLOST
1.2.5. RELATIVITA POHYBU, GALILEOVA TRANSFORMACE
1.2.6. PRŮMĚRNÁ RYCHLOST
1.2.7. POHYB ZRYCHLENÝ, VEKTOR OKAMŽITÉHO ZRYCHLENÍ
1.2.8. ZRYCHLENÍ TEČNÉ A NORMÁLOVÉ
1.2.9. POHYB V HOMOGENNÍM GRAVITAČNÍM POLI
1.2.10.POHYB ROVNOMĚRNÝ KRUHOVÝ, ÚHLOVÁ RYCHLOST A ZRYCHLENÍ
1.2.11.POHYB ROVNOMĚRNÝ KRUHOVÝ, DOSTŘEDIVÉ ZRYCHLENÍ
1.3. DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU
1.3.1. SÍLA JAKO PŘÍČINA ZMĚNY POHYBU
1.3.2. NEWTONŮV ZÁKON SETRVAČNOSTI
1.3.3. NEWTONŮV ZÁKON SÍLY, SETRVAČNÁ HMOTNOST
1.3.4. NEWTONŮV ZÁKON AKCE A REAKCE
1.3.5. SKLÁDÁNÍ A ROVNOVÁHA SIL
1.3.6. IMPULZ - ZACHOVÁNÍ HYBNOSTI
1.3.7. MOMENT SÍLY, PÁKA, KOLO NA HŘÍDELI
1.3.8. IMPULZMOMENT - ZACHOVÁNÍ MOMENTU HYBNOSTI
1.3.9. OTÁČENÍ - ODSTŘEDIVÁ SÍLA
1.3.10.MECHANICKÁ PRÁCE, VÝKON
1.3.11.ENERGIE POTENCIÁLNÍ A KINETICKÁ
1.4. DYNAMIKA TUHÉHO TĚLESA
1.4.1. TĚŽIŠTĚ TUHÉHO TĚLESA
1.4.2. MOMENT SETRVAČNOSTI A ENERGIE ROTACE
1.4.3. STEINEROVA VĚTA
1.4.4. PRÁCE A VÝKON PŘI ROTACI
1.4.5. POHYBOVÁ ROVNICE ROTACE TUHÉHO TĚLESA
1.4.6. TŘECÍ SÍLA, TŘENÍ SMYKOVÉ
1.5. KMITY
1.5.1. POHYBOVÁ ROVNICE LINEÁRNÍHO HARMONICKÉHO OSCILÁTORU
1.5.2. ENERGIE HARMONICKÉHO OSCILÁTORU
1.5.3. FYZICKÉ KYVADLO, MATEMATICKÉ KYVADLO
1.5.4. SKLÁDÁNÍ KMITŮ
1.5.5. TLUMENÉ KMITY
1.6. VLNĚNÍ KONTINUA
1.6.1. VLNOVÁ ROVNICE KONTINUA, RYCHLOST ŠÍŘENÍ VLNY
1.6.2. HUYKENSŮV PRINCIP, KULOVÁ VLNA
1.6.3. ELASTICKÉ VLNY PODÉLNÉ A PŘÍČNÉ
1.6.4. ROVINNÁ HARMONICKÁ VLNA
1.6.5. ODRAZ A LOM ROVINNÉ VLNY
1.6.6. INTERFERENCE JEDNOROZMĚRNÝCH VLN
1.6.7. DIFRAKCE (OHYB) ROVINNÉ VLNY
1.6.8. DOPLERŮV JEV
1.7. DYNAMIKA TEKUTIN
1.7.1. OBJEMOVÁ STLAČITELNOST TEKUTIN
1.7.2. TOK, ROVNICE KONTINUITY STLAČITELNÉ TEKUTINY
1.7.3. VISKOZITA - NEWTONŮV ZÁKON VISKÓZNÍHO TŘENÍ
1.7.4. BILANCE ENERGIE, BERNOULLIHO ROVNICE
1.7.5. VÝTOKOVÁ RYCHLOST, TORRICELLIHO VZOREC
1.7.6. HYDROSTATICKÝ TLAK
1.7.7. PASCALŮV ZÁKON A BAROMETRICKÁ FORMULE
1.7.8. ARCHIMEDŮV ZÁKON
1.8. GRAVITAČNÍ POLE
1.8.1. NEWTONŮV ZÁKON VŠEOBECNÉ GRAVITACE
1.8.2. NEWTONŮV GRAVITAČNÍ POTENCIÁL
1.8.3. INTENZITA GRAVITAČNÍHO POLE
1.8.4. POHYB V CENTRÁLNÍM GRAVITAČNÍM POLI - KEPLEROVA ÚLOHA
2. TERMODYNAMIKA
2.1. TEPLOTA, TLAK, OBJEM
2.1.1. TEPLOTA JAKO STAVOVÁ PROMĚNNÁ A JEJÍ MĚŘENÍ
2.1.2. TEPLOTA A CHAOTICKÝ POHYB ČÁSTIC LÁTKY, BROWNŮV POHYB
2.1.3. AVOGADRŮV ZÁKON, LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ
2.1.4. TEPELNÁ ROZTAŽNOST LÁTEK
2.1.5. STAVOVÁ ROVNICE n-MOLŮ IDEÁLNÍHO PLYNU
2.1.6. BOYL - MARIOTTÚV IZOTERMICKÝ PROCES P-V
2.1.7. GAY - LUSSACŮV IZOBARICKÝ PROCES V-T
2.1.8. GAY - LUSSACŮV IZOCHORICKÝ PROCES P-T
2.2. ZACHOVÁNÍ ENERGIE
2.2.1. PRÁCE PLYNU
2.2.2. PRVNÍ VĚTA TERMODYNAMIKY, VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO
2.2.3. SMĚŠOVACÍ KALORIMETRICKÁ ROVNICE, MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA
2.2.4. ADIABATICKÝ PROCES, POISSONOVA ROVNICE
2.2.5. POLYTROPICKÝ PROCES
2.2.6. CARNOTŮV CYKLUS
2.3. FÁZOVÉ PŘECHODY
2.3.1. SKUPENSKÉ TEPLO, KALORIMETRICKÁ ROVNICE
3. ELEKTROMAGNETICKÉ JEVY
3.1. ELEKTROSTATIKA
3.1.1. ELEKTRICKÝ NÁBOJ A COULOMBŮV ZÁKON ELEKTROSTATICKÝCH SIL
3.1.2. INTENZITA ELEKTRICKÉHO POLE
3.1.3. PRÁCE EL. SIL, ELEKTRICKÝ POTENCIÁL A NAPĚTÍ
3.1.4. KAPACITA
3.1.5. ELEKTROMOTORICKÉ NAPĚTÍ
3.2. ELEKTRICKÝ PROUD
3.2.1. ELEKTRICKÝ PROUD A PROUDOVÁ HUSTOTA
3.2.2. ELEKTRICKÝ ODPOR, OHMŮV ZÁKON
3.2.3. PRÁCE A VÝKON EL. PROUDU, JOULE-LENTZŮV ZÁKON
3.2.4. ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH
3.3. ELEKTRODYNAMIKA
3.3.1. ELEKTRODYNAMICKÁ SÍLA A MAGNETICKÁ INDUKCE
3.3.2. BIOT-SAVARTŮV ZÁKON MAG. POLE PROUDOVÉHO ELEMENTU
3.3.3. INDUKČNÍ TOK, GAUSSŮV ZÁKON PRO MAGNETICKÉ POLE
3.3.4. AMPÉRŮV ZÁKON O CIRKULACI VEKTORU MAGNETICKÉ INDUKCE
3.3.5. POHYB NÁBOJE V MAGNETICKÉM POLI, LORENTZOVA SÍLA
3.3.6. SÍLA PŮSOBÍCÍ NA PROUDOVÝ ELEMENT V MAGNTICKÉM POLI
3.3.7. SÍLA MEZI DVĚMA ROVNOBĚŽNÝMI VODIČI, DEFINICE AMPÉRU
3.3.8. FARADAYŮV ZÁKON ELEKTROMAGNETICKÉ INDUKCE
3.3.9. VZÁJEMNÁ A VLASTNÍ INDUKČNOST
3.3.10. STŘÍDAVÝ PROUD A JEHO VÝKON
3.4. ELEKTRONIKA
3.4.1. ELEKTRICKÝ OBVOD, ELEKTROMOTORICKÝ ZDROJ+VNITŘNÍ ODPOR
3.4.2. I. KIRCHHOFFŮV ZÁKON O PROUDECH V UZLU
3.4.3. II. KIRCHHOFFŮV ZÁKON O NAPĚTÍCH V OBVODU
3.4.4. STŘÍDAVÝ PROUD V SÉRIOVÉM OBVODU RLC, IMPEDANCE
3.4.5. REZONANCE, THOMSONŮV VZOREC
3.5. ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY
3.5.1. ELEKTROMAGNETICKÁ ROVINNÁ VLNA, VLNOVÝ VEKTOR
3.5.2. ELKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM
4. OPTIKA
4.1. VLNOVÁ OPTIKA
4.1.1. RYCHLOST SVĚTLA V LÁTKOVÉM PROSTŘEDÍ, INDEX LOMU
4.1.2. REFRAKCE (LOM), VLNOVÁ DÉLKA, SNELLÚV ZÁKON
4.1.3. REFLEXE (ODRAZ), ZMĚNA FÁZE
4.1.4. MEZNÍ ÚHEL, TOTÁLNÍ ODRAZ
4.1.5. INTERFERENCE NA TENKÉ VRSTVĚ
4.1.6. DIFRAKCE (OHYB) NA ŠTĚRBINĚ
4.2. GEOMETRICKÁ OPTIKA
4.2.1. GEOMETRICKÁ APROXIMACE, ZNAMÉNKOVÁ KONVENCE
4.2.2. REÁLNÝ A VIRTUÁLNÍ OBRAZ
4.2.3. KULOVÉ ZRCADLO, ZOBRAZOVACÍ ROVNICE, PŘÍČNÉ ZVĚTŠENÍ
4.2.4. KULOVÉ LOMOVÉ ROZHRANÍ, ZOBRAZOVACÍ ROVNICE
4.2.5. TENKÁ ČOČKA, OHNISKO, ZOBRAZOVACÍ ROVNICE
5. KVANTOVÁ TEORIE
5.1. KVANTOVÁNÍ ENERGIE
5.1.1. PLANCKOVA KVANTOVÁ HYPOTÉZA
5.1.2. EINSTEINOVA FOTONOVÁ HYPOTÉZA
5.2. ELEMENTÁRNÍ ČÁSTICE
5.2.1. FOTONY (g)
5.2.2. LEPTONY (e, m, ne, nm)
5.2.3. NUKLEONY (p, n)
6. TEORIE RELATIVITY
6.1. RELATIVISTICKÁ KINEMATIKA
6.1.1. PRINCIP KONSTANTNÍ RYCHLOSTI SVĚTLA
6.1.2. LORENTZOVA KONTRAKCE DÉLEK A DILATACE ČASU
6.1.3. RELATIVISTICKÉ SČÍTÁNÍ RYCHLOSTÍ - MEZNÍ RYCHLOST SVĚTLA
6.2. RELATIVISTICKÁ DYNAMIKA
6.2.1. ZÁVISLOST HMOTNOSTI NA RYCHLOSTI
6.2.2. EKVIVALENCE HMOTNOSTI A ENERGIE
7. LÁTKA
7.1. ATOMY
7.1.1. RUTHERFORDŮV "PLANETÁRNÍ MODEL" ATOMU
7.1.2. BOHROVY KVANTOVACÍ PODMÍNKY, KVANTOVÁ ČÍSLA
7.1.3. FOTOELEKTRICKÝ JEV (VNĚJŠÍ, VNITŘNÍ)
7.1.4. VOLNÝ ELEKTRON, COMPTONŮV ROZPTYL
7.2. ATOMOVÁ JÁDRA
7.2.1. JADERNÁ INTERAKCE, VAZBOVÁ ENERGIE - HMOTNOSTNÍ DEFEKT
7.2.2. STABILITA JADER, ŠTĚPENÍ, SYNTÉZA, ŘETĚZOVÁ REAKCE
7.2.3. RADIOAKTIVNÍ ROZPAD a, b, g
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.