Fyzika 1
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| B2B02FY1 | Z,ZK | 8 | 4P+1L+2C | česky |
- Garant předmětu:
- Petr Kulhánek
- Přednášející:
- Petr Koníček, Petr Kulhánek
- Cvičící:
- Ilona Ali Bláhová, Václav Bára, Marek Brothánek, Milan Červenka, Vratislav Fabián, Vojtěch Jandák, Jaroslav Jíra, Petr Koníček, Petr Kulhánek, Jakub Malíř, Lukáš Matera, Yegor Mikhailov, Vojtěch Munzar, Jakub Pilař, Jaroslav Plocek, Bohuslav Rezek, Karel Řezáč, Ladislav Sieger, Daniel Urbán, Martin Žáček
- Předmět zajišťuje:
- katedra fyziky
- Anotace:
-
V rámci základního předmětu Fyzika 1 jsou studenti uvedeni do dvou hlavních částí fyziky. První část se týká klasické mechaniky. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa. Studenti si osvojí takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v průběhu dalšího studia. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2. Klasická mechanika je rozšířena o úvod do teoretické mechaniky, která studentům usnadní pochopení látky v následujících odborných předmětech. Na klasickou mechaniku v rámci tohoto kurzu následně navazuje úvod do relativistické mechaniky. Druhá část tohoto kurzu je věnována elektrickému a magnetickému poli. Studenti jsou během výuky této části postupně seznámeni se základními zákonitostmi jak časově proměnných, tak časově neproměnných elektrických a magnetických polí. Nabyté znalosti využijí v dalších oblastech studia, zejména v elektrických obvodech, teorii materiálů či dynamických systémů. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2.
- Požadavky:
-
Zkouška se skládá ze tří celků:
1.porozumění látky probírané na přednáškách,
2.porozumění příkladům probíraným na seminářích,
3.laboratorní cvičení.
Předmět Fyzika I je zakončen zápočtem a zkouškou. Podmínkou připuštění ke zkoušce je zápočet z laboratoří a seminářů. Detailní podmínky na webu https://www.aldebaran.cz/studium/f1/
- Osnova přednášek:
-
1. Fyzikální jednotky, základní druhy fyzikálních polí. Souřadnicové systémy.
2. Kinematika hmotného bodu (přímočarý pohyb, pohyb po kružnici a obecný křivočarý pohyb).
3. Newtonovy pohybové zákony, inerciální a neinerciální vztažné soustavy, pohybové rovnice v inerciálních i neinerciálních soustavách.
4. Práce, výkon, konzervativní silová pole, kinetická a potenciální energie. Zákon zachování mechanické energie.
5. Základy analytické mechaniky - zákony zachování, vazby a zobecněné souřadnice a hybnosti, Lagrangeovy rovnice druhého druhu pro konzervativní systémy, hamiltonián a Hamiltonovy kanonické rovnice.
6. Centrální silové pole, pohyb v centrálním silovém poli, Keplerovy zákony. Newtonův gravitační zákon, gravitační pole soustavy hmotných bodů a těles se spojitě rozloženou hmotou. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Energie gravitačního pole.
7. Mechanické kmitavé soustavy. Netlumený a tlumený mechanický lineární oscilátor. Vynucené kmity. Rezonance výchylky a rychlosti. Skládání kmitů.
8. Soustava hmotných bodů, izolovaná a neizolovaná soustava hmotných bodů, I. a II. věta impulzová, zákon zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie pro soustavu hmotných bodů. Hmotný střed a těžišťová soustava. Tuhé těleso, obecný pohyb tuhého tělesa, pohybové rovnice tuhého tělesa, otáčení tělesa kolem pevné osy a pevného bodu.
9. Teorie deformace, mechanické napětí, Hookův zákon.
10. Úvod do mechaniky tekutin - Eulerova pohybová rovnice, barometrická formule, Bernoulliova rovnice, Pascalův a Archimédův zákon.
11. Základní postuláty speciální teorie relativity, Lorentzova transformace, relativistická kinematika a dynamika.
12. Vlastnosti elektrického náboje, Coulombův zákon, intenzita a potenciál elektrického pole soustavy bodových nábojů či spojitě rozloženého elektrického náboje. Gaussova věta, Maxwellovy rovnice pro elektrostatické pole ve vakuu. Potenciál a intenzita pole elektrického dipólu, vektor elektrické polarizace a elektrické indukce, dielektrika v elektrickém poli, Maxwellovy rovnice elektrostatiky pro materiálové prostředí. Vodič v elektrickém poli, Faradayova klec. Kapacita, kondenzátor. Energie elektrostatického pole.
13. Stacionární elektrický proud, proudová hustota, rovnice kontinuity elektrického náboje, elektromotorické napětí, Kirchhoffovy zákony, Ohmův zákon, Jouleův zákon. Magnetostatické pole, Lorentzova síla, Ampérův zákon, Biotův-Savartův zákon. Magnetický moment, vektor magnetické polarizace, intenzita magnetického pole. Silové účinky magnetického pole, vlastnosti látek v magnetickém poli. Energie magnetostatického pole.
14. Elektromagnetická indukce, energie elektromagnetického pole. Maxwellův proud. Soubor Maxwellových rovnic.
- Osnova cvičení:
-
koresponduje s osnovou přednášky
- Cíle studia:
-
Vznešené. Zvládnout vše od analytické mechaniky přes hydrodynamiku, Lorentzovy transformace až po Maxwellovy rovnice.
- Studijní materiály:
-
1. Newton, I.: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica; Royal Society, London 1687
2. Mawxell, J. C.: Treatise on Electricity and Magnetism I; Oxford 1873
3. Mawxell, J. C.: Treatise on Electricity and Magnetism I; Oxford 18731.
4. Kulhánek, P.: Fyzika 1 pro KME.
5. Kurz MIT: Elektřina a magnetizmus.
6. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.
7. Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, 2004.
8. Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.
9. Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.
10. Physics I, S. Pekárek, M. Murla, Dept. of Physics FEE CTU, 1992.
11. Physics I - Seminars, M. Murla, S. Pekárek, Vydavatelství ČVUT, 1995.
12. Physics I - II, Laboratory manual, S. Pekárek, M. Murla, Vydavatelství ČVUT, 2002.
- Poznámka:
- Další informace:
- https://www.aldebaran.cz/studium/f1/
- Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2023/2024:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Elektronika a komunikace 2018 (povinný předmět programu)
- Otevřené elektronické systémy (povinný předmět programu)