Fyzika pro optometristy

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Předmět představuje pro studenty celek, který jim umožní získat základní poznatky z oblastí: mechanika, termodynamika, elektřina a magnetismus a fyzika pevných látek, a to především v těch dílčích oblastech, které mohou využít při dalším studiu a praxi. Důraz je kladen na teoretické poznatky, ale i na řešení úloh a na měření vybraných veličin. Vhodnou formou budou prezentovány meze klasické fyziky.

Požadavky:

Požadavky zápočtu:

Zápočet má teoretickou a praktickou část. K úspěšnému složení teoretické části je potřeba získat aspoň 50% bodů v zápočtovém testu, test se skládá z osmi úloh z témat probíraných na cvičeních. K testu je dovolena kalkulačka a seznam vzorců, který obdržíte zároveň se zadáním. Příklady v testu jsou bodovány 0 - 5 bodů, k zisku teoretické části zápočtu je třeba 20 bodů, bodový zisk zápočtového testu je připočítáván k celkové klasifikaci předmětu. K udělení praktické části zápočtu je nutná 100% účast na laboratorních cvičeních a vypracování všech zadaných protokolů, protokoly jsou známkovány A - F a průměrná známka ze všech protokolů je součástí celkové klasifikace předmětu (A = 10 bodů přičtených k bodovému zisku písemné části zkoušky, B = 5 bodů, C = 0 bodů, D = -5 bodů, E = -10 bodů a F = neudělení zápočtu). V průběhu semestru proběhnou tři bonusové minitesty, v 4., 8, a 12. týdnu, jejichž výsledek se přičítá k bodům ze zápočtu i zkoušky, jejich obsahem bude vždy látka z předchozích tří týdnů, bodový zisk 1-5 bodů.

Požadavky zkoušky:

Zápočet zapsaný v KOSu. Zkouška je pouze písemná skládající se z deseti teoretických otázek hodnocených pěti body (maximálně 50 bodů), k výsledku budou připočítány body za laboratorní cvičení (-10 až +10 bodů) a body ze zápočtového testu (20 - 40 bodů). Výsledné známkování je standardní podle dosažených procent (základ 100 bodů). Kladen je důraz na porozumění dané problematice a souvislosti. Seznam otázek ke zkoušce bude uveřejněn na stránkách předmětu před zahájením zkouškového období.

Osnova přednášek:

1. Poloha částice, pohyby a jejich popis, vektorové a skalární veličiny a operace s nimi, soustava SI, převody jednotek, průměrná a okamžitá rychlost, zrychlení, rovnoměrně zrychlený pohyb, svislý vrh. Dvojrozměrné a trojrozměrné pohyby a jejich popis - šikmý a vodorovný vrh.

2. Pohyb a síla, hybnost, pohybové rovnice, Newtonovy zákony, typy sil, skládání sil, hybnost, zákon zachování hybnosti. Pohyb těles v silovém poli, vlastnosti sil tření, odporová síla, mezní rychlost, Newtonův vzorec, Stokesův vzorec.

3. Práce, výkon, energie kinetická a potenciální. Práce pružné síly, výkon, zákon zachování mechanické energie.

4. Soustava hmotných bodů, hmotný střed, těžiště, 1. impulsová věta, impulz síly a hybnost, srážky - pružné, nepružné.

5. Otáčivý pohyb, valení, moment síly, moment hybnosti, Steinerova věta, 2. impulsová věta, zákon zachování momentu hybnosti.

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

7. Mechanické vlnění, druhy vln, postupné vlny, interference, stojaté vlny, zvuk.

8. Rovnováha, pružnost, termomechanika, hmotný střed, deformace, pružnost, Hookův zákon.

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

10. Termodynamika, teplota, teplo, měření teploty, teplotní stupnice, teploměry, 1. termodynamický zákon. Kinetická teorie plynů, ideální plyn, Avogadrova konstanta, kinetická energie látek, tepelné děje v plynech, entropie, 2. termodynamický zákon.

11. Elektrické pole, Coulombův zákon, intenzita a potenciál, elektrický proud v kovech, kapalinách a plynech, odpor vodiče, skládání rezistorů. Stejnosměrný a střídavý proud a jejich vlastnosti.

12. Magnetické pole a jeho vlastnosti, magnetická indukce, elektromagnetická indukce a její využití.

13. Elektromagnetické vlnění. Maxwellova duha, vlastnosti a použití jednotlivých typů vln. Interference, disperze, difrakce.

14. Základy radioaktivity a složení atomu. Fyzika atomového obalu a jádra. Základy moderní fyziky – foton a kvantové jevy. Laser.

Osnova cvičení:

Osnova početních cvičení:

1. Kinematika - pohyby a jejich popis, vektorové a skalární veličiny, rychlost, zrychlení, rovnoměrně zrychlený pohyb, svislý, šikmý a vodorovný vrh.

2. Dynamika - síla, hybnost, pohybové rovnice, Newtonovy zákony, zákon zachování hybnosti.

3. Práce, výkon, energie, zákon zachování mechanické energie.

4. Srážky - pružné, nepružné.

5. Otáčivý pohyb, valení, moment síly, moment hybnosti, Steinerova věta.

6. Kmitavý pohyb a jeho popis.

7. Mechanické vlnění, zvuk.

8. Rovnováha, pružnost, deformace, Hookův zákon.

9. Tekutiny. Pascalův zákon, Archimédův zákon, rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice.

10. Termodynamika, 1. a 2. termodynamický zákon.

11. Elektrické pole a elektrický proud v kovech, kapalinách a plynech, odpor vodiče. Stejnosměrný a střídavý proud.

12. Magnetické pole, elektromagnetická indukce.

13. Základy radioaktivity a složení atomu.

14. Test

Osnova laboratorních cvičení:

Student vypracuje 6 úloh z následujícího seznamu

1. Moment setrvačnosti

2. Elekrochemický ekvivalent mědi a Faradayova konstanta

3. Var vody za sníženého tlaku

4. Modul elasticity

5. Měření délky zvukových vln ve vzduchu

6. Kinematika a dynamika těles

7. Šikmý vrh

8. Kmitání kyvadla

Cíle studia:

Předmět má seznámit studenty optometrie se základními poznatky a početními postupy z oblastí mechaniky, termodynamiky, elektřiny a magnetismu a fyziky pevných látek v rozsahu potřebném pro zvládnutí dalšího studia, především fyziky optiky.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] HALLIDAY, D., RESNICK R., WALKER, J., DUB, P. (ed.). Fyzika.1+2., přeprac. vyd. Přeložil Miroslav ČERNÝ. Brno: VUTIUM, c2013. Překlady vysokoškolských učebnic. ISBN: 978-80-214-4123-1.

[2] KUTÍLEK, P., MIKŠOVSKÝ, J. Fyzikální praktikum I, II, Nakladatelství ČVUT, 2009. ISBN: 978-80-01-04477-3.

Doporučená literatura:

[1] Recorded video lectures and materials at MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA), course „Classical Mechanics“, http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/

[2] Feynman Lectures on Physics at California Institute of Technology: http://www.feynmanlectures.caltech.edu/

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Optika a optometrie (povinný předmět)