Fyzika

Garant předmětu:

Zuzana Malá

Přednášející:

Zuzana Malá, Tomáš Vítů

Cvičící:

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

Předmět zajišťuje:

katedra aplikované matematiky

Anotace:

Kinematika, dynamika, Newtonovy zákony, silová pole, mechanika kontinua, termodynamika, úvod do elektrostatiky, elektrický proud - úvod do problematiky.

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. Zákony zachování energie a bilanční rovnice. Základní seznámení s problematikou elektrostatiky a elektrického proudu.

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 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• PIL bak.prez.19/20 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.19/20 (povinný předmět programu)
• PIL bak.prez.20/21 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.20/21 (povinný předmět programu)
• TUL bak.prez.21/22 (povinný předmět programu)
• DOS bak.prez.21/22 (povinný předmět)
• LED bak.prez.21/22 (povinný předmět)
• TUL bak.prez.22/23 (program TUL) (povinný předmět programu)
• bak.prez.od 23/24 (pro TET) (povinný předmět)
• TUL bak.prez.23/24 (program TUL) (povinný předmět programu)