UFAF001 Mechanika a molekulová fyzika

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2017
Rozsah
4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Petr Habrman, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Jiří Kovář, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Jiří Kovář, Ph.D. (cvičící)
RNDr. Gabriela Urbancová, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Martin Urbanec, 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 2016, zima 2018, zima 2019, zima 2020, zima 2021, zima 2022, zima 2023.