516-0712/01 – Bachelor Physics ()

Gurantor departmentInstitute of PhysicsCredits8
Subject guarantordoc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.Subject version guarantordoc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year1Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1999/2000Year of cancellation2008/2009
Intended for the facultiesFBIIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
BAR75 doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.
HLA58 doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D.
HRA01 Mgr. Ing. Kamila Hrabovská, Ph.D.
STA65 RNDr. František Staněk, Ph.D.
UHL72 Mgr. Radim Uhlář, Ph.D.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 4+2
Combined Credit and Examination 20+0

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Teaching methods

Summary

The subject provides an overview of basic physics facts about bodies, particles, fields and their mutual influence /or influence on one another/, with emphasis on correct understanding of the problem-solving key principals and methods. Bachelor’s physics comprises everything beginning with mechanics up to electromagnetic field theory and atomic and nuclear physics.

Compulsory literature:

1. Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fundamentals od Physics. Extended. 1997.

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

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

Conditions for subject completion

Combined form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2008/2009 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava Compulsory study plan
2008/2009 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Praha Compulsory study plan
2008/2009 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava Compulsory study plan
2008/2009 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Most Compulsory study plan
2007/2008 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Praha 1 Compulsory study plan
2007/2008 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Most 1 Compulsory study plan
2006/2007 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2006/2007 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Praha 1 Compulsory study plan
2006/2007 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2006/2007 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Most 1 Compulsory study plan
2005/2006 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2005/2006 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Praha 1 Compulsory study plan
2005/2006 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2004/2005 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2004/2005 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2003/2004 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R006) Fire Protection Engineering and Industrial Safety K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2003/2004 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2003/2004 (B3908) Fire Protection and Industrial Safety (3908R999) Společné studium FBI K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner