FU:FYBSC0002 Mechanika a termika - Informace o předmětu

FYBSC0002 Mechanika a termika

Rozsah

4/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.

Vyučující

doc. RNDr. Jiří Kovář, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Daniel Charbulák, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. RNDr. Jiří Kovář, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě

Rozvrh

St 18:05–19:40 B1, Pá 8:55–10:30 B1

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

FYBSC0002/A: Čt 9:45–11:20 B4, D. Charbulák

Předpoklady

Znalosti středoškolské fyziky a matematiky.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Aplikovaná matematika (program MU, B1101)
• Aplikovaná matematika pro řešení krizových situací (program MU, B1101)
• Astrofyzika (program FU, FYZB)
• Astronomie a popularizace (program FU, FYZB)
• Matematické metody a modelování (program MU, Bc-M)
• Matematické metody v ekonomice (program MU, B1101)
• Matematické metody v ekonomii (program MU, Bc-M)
• Matematické metody v krizovém řízení (program MU, Bc-M)
• Obecná matematika (program MU, Bc-M)
• Obecná matematika (program MU, B1101)

Cíle předmětu

Předmět je prvním z předmětů základního kurzu fyziky. Cílem předmětu je seznámit studenty s matematickým aparátem používaným v klasické fyzice a zejména potom se základními zákonitostmi mechaniky a termiky na vysokoškolské úrovni, fyzikálními postupy, myšlením a pohledem na fyzikální problémy obecně.

Výstupy z učení

Studenti budou ovládat matematický aparát používaným v klasické fyzice a mít znalosti základních zákonitostmi mechaniky a termiky na vysokoškolské úrovni.

Osnova

• • Úvod do studia fyziky – obsah, metody a dělení fyziky; fyzikální veličiny a jednotky; vztažná soustava a soustava souřadnic; skalární a vektorové fyzikální veličiny. • Kinematika hmotného bodu – polohový vektor, pohyb, trajektorie, dráha; rychlost a zrychlení; klasifikace a diskuse pohybů; kruhový pohyb. • Dynamika hmotného bodu – síla a interakce těles, izolované těleso; Newtonovy pohybové zákony; reálné síly; setrvačné síly, inerciální a neinerciální vztažné soustavy; Galileova transformace a princip relativity; hybnost a II. Newtonův pohybový zákon, zákon zachování hybnosti soustavy hmotných bodů, I. věta impulzová; moment síly a hybnosti, centrální síla, zákon zachování momentu hybnosti, II. věta impulzová; práce síly; mechanická energie. • Gravitační pole – Newtonův gravitační zákon; intenzita gravitačního pole, práce gravitační síly, gravitační potenciální energie a potenciál; pohyb v centrálním gravitačním poli, Keplerovy zákony; tíhová versus gravitační síla, pohyb v tíhovém poli. • Mechanické kmitání – mechanický oscilátor a jeho kmitání, perioda a frekvence kmitání; volné harmonické kmitání, pohybová rovnice a rovnice výchylky, pružinový oscilátor a matematické kyvadlo; tlumené harmonické kmitání, pohybová rovnice a rovnice výchylky, nucené harmonické kmitání, pohybová rovnice; skládání kmitání, rezonance. • Mechanika tuhého tělesa – tuhé těleso, jeho hmotnost a typy pohybů; skládání sil působících na tuhé těleso; hmotný střed a těžiště tělesa, výpočet polohy těžiště; energie, moment setrvačnosti a pohybové rovnice tuhého tělesa; kyvadla. • Mechanika ideální kapaliny – ideální kapalina, tlak, Pascalův zákon, hydrostatický tlak, Archimédův zákon; základní rovnice hydrostatiky; proudění ideální kapaliny, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice; proudění reálné kapaliny. • Termodynamika – termodynamická soustava, rovnovážný stav soustavy, stavové veličiny; teplota, vnitřní energie, práce, teplo; I. hlavní věta termodynamiky; tepelná kapacita, Poissonova konstanta, kalorimetrická rovnice; šíření tepla; vratný děj a nevratný děj, II. hlavní věta termodynamiky. • Kinetická teorie plynů – základní předpoklady kinetické teorie plynů, ideální plyn; tlak ideálního plynu, střední kvadratická rychlost molekul; stavová rovnice ideálního plynu, Gay-Lussacův, Charlesův, Boylův a Mariottův zákon; Boltzmanova rovnice a Maxwellův zákon rozdělení rychlostí molekul, střední volná dráha molekuly; stavová rovnice reálného plynu. • Termodynamika ideálního plynu – vratný a nevratný děj v ideálním plynu, vnitřní energie ideálního plynu, ekvipartiční teorém; I. hlavní věta termodynamiky, vratný děj izochorický, izobarický, izotermický, adiabatický; Carnotův kruhový děj a jeho účinnost, II. hlavní věta termodynamiky.

Literatura

doporučená literatura
• Mechanika. Elektronická sbírka příkladů. SU Opava, 2005. info
• Halliday D., Resnik R., Walker J. Fyzika. Část 5. 2000 - VUTIUM. Brno, PROMETHEUS, Praha., 2000. info
• Kvasnica J. Mechanika. Academia, Praha, 1988. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse, cvičení.

Metody hodnocení

Zápočet je udělován na základě úspěšného řešení příkladů dvou písemných prací v průběhu semestru a na základě aktivity studentů na cvičení. Zkouška se skládá ze tří částí. V první části studenti řeší dva příklady, ve druhé potom představují a komentují základní zákonitosti, zatímco ve třetí části diskutují a odvozují základních vztahy.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (zima 2023, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/zima2023/FYBSC0002