UFMM001 Mechanika a molekulová fyzika pro Apl. fyziku

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2015
Rozsah
4/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Petr Habrman, CSc. (přednášející)
RNDr. Martin Kološ, Ph.D. (cvičící)
RNDr. Gabriela Urbancová, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Ing. Petr Habrman, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět "Mechanika a molekulová fyzika" je úvodním předmětem dalších kurzů fyziky. První přednášky jsou věnovány prezentaci matematického aparátu ve fyzice. Student získá znalosti o vybraných zákonitostech z mechaniky a termiky na vysokoškolské úrovni. Výklad je doplněn demonstracemi studovaných jevů.
Osnova
  • Základy vektorového počtu. Soustavy souřadnic.
    Kinematika hmotného bodu. Parametrické vyjádření pohybu. Klasifikace pohybů a veličiny, které je charakterizují. Skládání pohybů.
    Dynamika hmotného bodu. Newtonovy zákony. Inerciální soustavy, hybnost, pohybová rovnice. Pohyb v tíhovém poli. Skládání a rozklad sil. Impulz a moment síly, moment hybnosti. Práce, výkon, účinnost, kinetická a potenciální energie, zákon zachování mechanické energie.
    Gravitační pole. Keplerovy zákony. Newtonův gravitační zákon. Intenzita a potenciál gravitačního pole.
    Soustava hmotných bodů, tuhé těleso. Impulsové věty, střed hmotnosti, těžiště, skládání sil v tělese, rovnováha tělesa, tření.
    Rotace tuhého tělesa. Kinetická energie tělesa, moment setrvačnosti, Steinerova věta. Pohybová rovnice rotačního pohybu, práce a výkon. Kyvadla.
    Srážkové procesy. Typy srážek. Laboratorní a těžišťová soustava.
    Relativistická mechanika. Galileiho a Lorentzova transformace. Kinematické a dynamické důsledky speciální teorie relativity.
    Hydromechanika. Základní rovnice hydrostatiky. Povrchové napětí, kapilární efekty. Hydrodynamika. Rovnice kontinuity a Bernoulliho.
    Kmity. Netlumený harmonický oscilátor a jeho energie, kmity tlumené a vynucené. Rezonance. Skládání kmitů.
    Vlnění. Mechanické vlnění postupné, Huygensův princip. Vlnová rovnice. Vlnění příčné a podélné, interference vlnění, princip superpozice, stojaté vlnění. Odraz a lom vlnění. Dopplerův jev. Rychlost šíření vlnění v plynech, kapalinách a pevných látkách. Intenzita vlnění. Zvuk a ultrazvuk.
    Molekulová fyzika. Látkové množství, teplota, ideální plyn. Zákony Gay-Lussacův, Boylův a Mariottův. Stavová rovnice ideálního plynu. Stavová rovnice ideálního plynu podle kinetické teorie. Vnitřní energie. Maxwellovo rozdělení rychlostí molekul. Stavová rovnice reálného plynu.
    Termodynamika. Teplo a tepelná kapacita. I. věta termodynamická. Vratný děj izochorický, izobarický, izotermický, adiabatický. Carnotův kruhový děj a jeho účinnost. II. věta termodynamická.
    Šíření tepla. Vedení tepla, tepelná vodivost, Fourierův zákon, přestup tepla rozhraním.
Literatura
    povinná literatura
  • Mechanika. Elektronická sbírka příkladů. SU Opava, 2005. info
  • HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J. Fyzika. Část 1 a 2. VUTIUM Brno, 2000. ISBN 80-214-1868-0. info
Výukové metody
Přednáška s aktivizací
Přednáška s diskusí
Demonstrace
Metody hodnocení
Analýza výkonů studenta
Zápočet
Kombinovaná zkouška
Informace učitele
Podmínkou pro udělení zápočtu je i úspěšné hodnocení nejméně tří písemných testů během semestru. Předpokládá se průběžná domácí příprava studentů, a proto mají studenti k dispozici elektronickou sbírku příkladů strukturovanou podle přednášek, která slouží k výpočtům i ve cvičeních.
Zkouška je písemná a ústní.
Se všemi hodnotícími kritérii jsou studenti detailně seznámeni při zahájení výuky při přednášce a ve cvičení, a to včetně příkladů zadání písemných testů a jejich řešení.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2013, zima 2014, zima 2016, zima 2017, zima 2018, zima 2019, zima 2020, zima 2021, zima 2022.