Fyzika

Garant předmětu:

Zuzana Malá

Přednášející:

Zuzana Malá, Tomáš Vítů

Cvičící:

Oldřich Hykš, Jana Kuklová, Zuzana Malá, Jindřich Šachl, Tomáš Vítů

Předmět zajišťuje:

ústav aplikované matematiky

Anotace:

Kinematika, dynamika hmotného bodu, soustav částic a tuhého tělesa, mechanika kontinua, termodynamika.

Požadavky:

diferenciální a integrální počet funkcí jedné a více proměnných, vektorové operátory, Gaussova a Stokesova věta, rovnoměrně zrychlený pohyb, Newtonovy zákony

***

Znalost základních fyzikálních veličin a práce s vektory. Ovládání diferenciálního a integrálního počtu jedné proměnné. Základy diferenciálního a integrálního počtu více proměnných.

Osnova přednášek:

1. Fyzikální veličiny a zákony. Struktura hmoty. Modely těles (hmotný bod, soustava hmotných bodů, kontinuum). Klasická mechanika. Relativistická a nerelativistická mechanika. Kinematika hmotného bodu, základní kinematické charakteristiky. Pohyb hmotného bodu (přímočarý, po kružnici).

2. Silová pole (kontaktní a nekontaktní síly). Konzervativní a nekonzervativní silová pole (intenzita, potenciál). Gravitační a tíhové pole. Newtonův gravitační zákon. Princip realizace satelitů.

3. Newtonovy zákony. Inerciální a neinerciální souřadnicové soustavy. Aplikace pohybových zákonů. Hybnost a impuls síly. Zákon zachování hybnosti. Práce, kinetická a potenciální energie. Zákon zachování energie.

4. Oscilace (harmonický pohyb, matematické kyvadlo, tlumené kmity, vynucené oscilace a rezonance)-modely, odvození pohybových rovnic, základní charakteristiky.

5. Soustava hmotných bodů. Hmotný střed, vnější a vnitřní síly a jejich výslednice. Izolovaná a neizolovaná soustava hmotných bodů. Srážka dvou částic, laboratorní a těžišťová soustava. Zákon zachování hybnosti.

6. Tuhé těleso. Translační a rotační pohyb. Moment síly, moment hybnosti. Moment setrvačnosti, Steinerova věta. I. a II. věta impulsová. Zákon zachování momentu hybnosti. Kinetická energie při translačním a rotačním pohybu.

7. Základy mechaniky kontinua. Popis kontinua. Plošné a objemové síly. Vznik napětí a deformace. Tensor napětí a význam jeho složek. Hookův zákon. Jednoosé prodloužení, smyk. Rovnice rovnováhy pro deformovatelné těleso.

8. Základy mechaniky tekutin. Vlastnosti kapalin a plynů. Ideální tekutina. Pohyb tekutiny. Druhy proudění. Bilanční rovnice. Zákon zachování hmotnosti, rovnice kontinuity. Eulerova pohybová rovnice. Bernoulliho rovnice.

9. Aplikace Bernoulliho rovnice. Reálná tekutina, viskozita. Turbulentní proudění. Reynoldsovo kritérium. Odporová síla při obtékání těles. Povrchové jevy.

10. Elastické vlny. Zdroje a vznik vlnění. Vlnová rovnice. Huygensův princip. Vlastnosti vlnění (interference, stojaté vlnění). Dopplerův jev. Energie elastických vln.

11. Základy termiky. Termodynamický systém. Teplo a teplota. Stav termodynamického systému, stavové proměnné. Termodynamická rovnováha (relaxační procesy). 0. zákon termodynamiky. Ideální plyn. Stavová rovnice ideálního plynu. Stavová rovnice Van der Waalsova. Základy kinetické teorie plynů. Vnitřní energie plynu. Ekvipartiční teorém.

12. Základy teorie transportních jevů. Přenos tepla (radiace, konvekce, kondukce). Rovnice vedení tepla. Přestup tepla, tepelný odpor. Teplo a práce. Tepelná kapacita. První zákon termodynamiky. Kvazistatické děje v ideálních plynech.

13. Vratné a nevratné procesy. Entropie. Druhý zákon termodynamiky. Carnotův cyklus. Třetí zákon termodynamiky. Termodynamické potenciály. Agregátní stavy látek. Skupenství. Fáze. Klasifikace fázových přechodů. Fázové přechody I. druhu (tuhnutí, tání, vypařování, kondenzace).

14. Rezerva.

Osnova cvičení:

Laboratorní cvičení.

Cíle studia:

Sestavení a řešení pohybových rovnic pro jednoduché druhy pohybů hmotného bodu, soustav, tuhého tělesa, elementu kontinua. Zákony zachování energie a bilanční rovnice.

Studijní materiály:

Malá Z., Nováková D., Vítů T.: Fyzika 1, Praha, skriptum ČVUT, 2009;

Malá Z., Nováková D., Vítů T.: Laboratorní cvičení z Fyziky I, Praha, skriptum ČVUT, 2012;

Malá Z., Vítů T.: Sbírka příkladů z fyziky, Praha, skriptum ČVUT, 2009;

Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika, Vutium, Brno, Praha, 2014

Poznámka:

(od AR 23/24 i program TUL)

Další informace:

https://zolotarev.fd.cvut.cz/fy1/ctrl.php?act=show,home,14

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• bak.prez.od 17/18 (povinný předmět)
• PIL bak.prez.17/18 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.17/18 (v 2017-18 si NEzapsali 11PEM) (povinný předmět programu)
• LOG bak.prez.17/18 - včetně 11FYZ v 3.s. (povinný předmět)
• LED bak.prez.17/18 - včetně 11FYZ v 3.s. (povinný předmět)
• bak.prez.od 18/19 (povinný předmět)
• PIL bak.prez.18/19 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.18/19 (povinný předmět programu)
• DOS bak.prez.18/19 (povinný předmět)
• LOG bak.prez.18/19 (povinný předmět)
• ITS bak.prez.18/19 (povinný předmět)
• LED bak.prez.18/19 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.17/18 (v 2017-18 si ZAPSALI 11PEM) (povinný předmět programu)
• DOS bak.prez.18/19 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• CŽV pro LED bak.prez. v 18/19 (povinný předmět)
• LOG bak.prez.18/19 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• ITS bak.prez.18/19 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• LED bak.prez.18/19 - skok z 2.r.do 3.r. (povinný předmět)
• PIL bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• bak.prez.od 19/20 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.19/20 (povinný předmět programu)
• LED bak.prez.19/20 angličtina (povinný předmět)
• TUL bak.prez.17/18 (v 2017-18 si NEzapsali 11PEM) - namísto něj 21ZYL1 (povinný předmět programu)
• DOS bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• LOG bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• ITS bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• LED bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• ITS bak.prez.19/20 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• DOS bak.prez.19/20 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• LED bak.prez.19/20 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• TUL bak.prez.19/20 (skok do 3.r.) (povinný předmět programu)
• PIL bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.20/21 (povinný předmět programu)
• bak.prez.od 20/21 (pro B3710) (povinný předmět)
• LED bak.prez.20/21 angličtina (povinný předmět)
• DOS bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• LOG bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• LOG bak.prez.20/21 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• ITS bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• ITS bak.prez.20/21 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• LED bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• LED bak.prez.20/21 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• PIL bak.prez.20/21 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• bak.prez.od 21/22 (pro B3710) (povinný předmět)
• TUL bak.prez.21/22 (povinný předmět programu)
• PIL bak.prez.20/21 (skok ze 2. do 3.ročníku) (povinný předmět)
• bak.prez.od 21/22 (skok do 2.r.) - pro B3710 (povinný předmět)
• LED bak.prez.21/22 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• DOS bak.prez.21/22 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• LOG (obor) bak.prez.21/22 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• ITS bak.prez.21/22 (skok do 3.r.) (povinný předmět)
• PIL bak.prez.21/22 (obor - skok do 3.r.) (povinný předmět)
• TUL bak.prez.21/22 (skok do 3.r.) (povinný předmět programu)
• DOS bak.prez.21/22 (povinný předmět)
• ITS bak.prez.21/22 (povinný předmět)
• LED bak.prez.21/22 (povinný předmět)
• bak.prez.od 22/23 (pro TET) (povinný předmět)
• bak.prez.od 21/22 (pro TET) (povinný předmět)
• TUL bak.prez.22/23 (program TUL) (povinný předmět programu)