Fyzika I.

Vztahy:

Úspěšné absolvování nebo získání zápočtu a nevyčerpání všech zkouškových termínů předmětu F7PBNFY1 je podmínkou zápisu na předmět F7PBNFY2.

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY1 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNBFY

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednášky, cvičení a laboratorní cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení, a to jak na začátku tak v průběhu výuky. Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy (5 min.) na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů. V průběhu přednášek pak bude prováděno anketní dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí. Součástí jsou laboratorní cvičení, kde studenti realizují měření v laboratořích a následně zpracovávají z tohoto měření protokoly.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Požadavky:

Podmínky zápočtu - zápočet má teoretickou a praktickou část. Úspěšné složení teoretické části vyžaduje nejvýše jednu absenci na početních cvičeních a dále je třeba získat alespoň 60% bodů v zápočtovém testu. Test se skládá z pěti početních úloh z okruhů probíraných na cvičeních. Ke splnění praktické části je nutná 100% účast na laboratorních cvičeních a vypracování všech protokolů. Protokoly jsou známkovány A-F a průměrná známka ze všech protokolů bude součástí celkové klasifikace předmětu.

Podmínky zkoušky zkouška se skládá z deseti otázek hodnocených deseti body (maximálně 100 bodů). Součástí otázek jsou jak početní příklady, tak teorie pokrývající probranou látku.

Osnova přednášek:

1. Úvod, poloha částice, soustava souřadnic, pohyby, vektorové a skalární veličiny a operace s nimi, soustava SI, převody jednotek, hmotný střed, průměrná a okamžitá rychlost, zrychlení, rovnoměrně zrychlený pohyb, svislý vrh.

2. Pohyb a síla, hybnost, pohybové rovnice, Newtonovy zákony, typy sil, skládání sil, hybnost, zákon zachování hybnosti.

3. Práce, výkon, energie kinetická a potenciální. Práce pružné síly, výkon, zákon zachování mechanické energie. Rovnováha, pružnost, deformace, pružnost, Hookův zákon.

4. Gravitační pole, gravitační síla, Newtonův gravitační zákon, gravitace v blízkosti Země, gravitační potenciální energie, rakety a družice, Keplerovy zákony.

5. Pohyb těles v silovém poli, šikmý a vodorovný vrh, vlastnosti sil tření, odporová síla, mezní rychlost, Newtonův vzorec, Stokesův vzorec.

6. Soustava hmotných bodů, hmotný střed, těžiště, 1. impulsová věta, impulz síly a hybnost, srážky - pružné, nepružné.Moment síly, moment hybnosti, Steinerova věta, 2. impulsová věta, zákon zachování momentu hybnosti.

7. Kmitavý pohyb a jeho popis, harmonický pohyb, kyvadla, tlumený oscilátor, rezonance.

8. Vlnění, druhy vln, postupné vlny, interference, stojaté vlny, zvuk, mechanické vlnění a jeho vlastnosti, ultrazvuk a jeho aplikace

9. Tekutiny, hustota a tlak, Pascalův zákon, Archimédův zákon, proudnice, rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice.

10. Struktura hmoty modely atomů, význam modelů atomů. Krystalické mřížky, elementární buňka, poruchy v mřížkách.

11. Základy termodynamiky, teplota, teplo, měření teploty, teplotní stupnice, teploměry a principy měření, 1. termodynamický zákon (energie, práce, teplo).

12. Kinetická teorie plynů, ideální plyn, Maxwellovo rozdělení rychlostí, Avogadrova konstanta, kinetická energie částic, tepelné děje v plynech, entropie, 2. termodynamický zákon.

13. Základy geometrické optiky, základy vlnové optiky.

14. Zobrazovací vlastnosti optických přístrojů.lupy, mikroskopy, dalekohledy, čočky a soustavy čoček.

Osnova cvičení:

Početní cvičení:

1. Kinematika a dynamika.

2. Kinetická energie, práce, výkon, účinnost.

3. Gravitační pole.

4. Mechanika tuhého tělesa.

5. Kmitání a vlnění.

6. Kapaliny a plyny, základy termodynamiky.

7. Shrnutí a zápočtový test.

Laboratorní cvičení:

1. BOZP, úvod do zpracování dat.

2. Moment setrvačnosti.

3. Měření délky zvukových vln ve vzduchu.

4. Modul elasticity.

5. Kinematika a dynamika těles.

6. Šikmý vrh.

7. Kmitání kyvadla.

Opatření proti snížení studijní neúspěšnosti: Možnost zapsat volitelný předmět Semináře z fyziky 1

Cíle studia:

Studující získají a prohloubí své základní středoškolské poznatky na vysokoškolskou úroveň, která je potřebná pro další studium v bakalářském programu, a to v mechanice, termodynamice a fyzice pevných látek. Studium vyžaduje zvládnutí teoretických poznatků i praktických dovedností při řešení početních a laboratorních úloh ve školních laboratořích.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER, DUB, Petr (ed.). Fyzika 1+2., přeprac. vyd. Přeložil Miroslav ČERNÝ. Brno: VUTIUM, c2013. Překlady vysokoškolských učebnic. ISBN 978-80-214-4123-1.

Doporučená literatura:

[1] VÝUKOVÝ A VZDĚLÁVACÍ SERVER ALDEBARAN. Online. 2025. Dostupné z: https://www.aldebaran.cz/. [cit. 2025-03-07]

[2] KUTÍLEK, Patrik a Jan MIKŠOVSKÝ. Fyzikální praktikum I, II. V Praze: ČVUT, 2009. ISBN 978-80-01-04477-3.

[3] MIT OPENCOURSEWARE. Classical Mechanics. Online. 2025. Dostupné z: https://ocw.mit.edu/courses/8-01sc-classical-mechanics-fall-2016/. [cit. 2025-03-07].

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)