F4400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky 2

Přírodovědecká fakulta
jaro 2015
Rozsah
1/1. 2 kr. Ukončení: z.
Vyučující
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (přednášející)
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování předmětu F1030 Mechanika a molekulová fyzika nebo tomu odpovídající znalosti.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je
(1) rekapitulovat pojmy a zákony newtonovské fyziky;
(2) získat vhled do statistické fyziky na základě termodynamických vět a metod zpracování fyzikálních měření.
Značná pozornost se věnuje myslitelné vadnosti pojmů a možným nesprávným interpretacím termodynamických vět.
Organickou součástí kurzu jsou fyzikálněhistorické jednotlivosti a poznámky k tematickým aktualitám.
Osnova
  • 1. Časté chyby v chápání Newtonových zákonů pohybu.
  • (1) Problém prvního zákona jako axiomu. (2) Problém definice a přírodního zákona. (3) Problém kauzality a interakce.
  • 2. Metodologie budování fyzikálních pojmů.
  • Zhybnění (etymologie: rychlost–zrychlení, hybnost–zhybnění). Setrvačná hmotnost. Síla. Gravitační hmotnost. Kinetická energie částice. Potenciální energie soustavy.
  • 3. Skalární a vektorový součin vektorových veličin.
  • Unášivost částice. Práce na částici.
  • Viriál.
  • Momentová analogie druhého axiomu.
  • Keplerův druhý zákon.
  • 4. Pojmy a zákony newtonovské mechaniky.
  • Statické a kinetické charakteristiky stavu. Charakteristiky procesu.
  • Zákony pohybu. Zákony zachování. První věta termodynamiky.
  • 5. Atomy a jejich seskupení.
  • Ideální plyn. Reálný plyn. Experimentální zákony o plynech.
  • Velikost molekul. Avogadro – Loschmidt – Kekulé – Einstein.
  • Tepelná energie.
  • Dvouatomový model kondenzované látky. Vazebná energie.
  • 6. Struktura látky.
  • Krystalová struktura prvků Po; Fe, W; Al, Ni, Cu, Ag, Au, Pt; C, Ge, Si; Co.
  • Struktury typu NaCl, Al-Ni, austenit.
  • Meziatomové vzdálenosti. Velikosti atomů.
  • 'Aperiodický krystal'. Makromolekuly. Izomerie. Struktura DNA.
  • 7. Fyzikální měření.
  • Intervaly pravděpodobnosti. Přesnost. Správnost.
  • 8. Teplota. Teplo.
  • Makroskopické charakteristiky teploty.
  • Mikrostrukturní definice teploty.
  • Stanovení frekvence kmitů atomů z teploty místnosti.
  • Vybudování pojmu teplo.
  • 9. Statistické zákonitosti.
  • Izotropnost prostoru. Homogenita prostoru a času. Ireverzibilita času.
  • Viriálový teorém.
  • Ekvipartiční princip. Ergodická hypotéza – postulát statistické fyziky.
  • 10. Druhá věta termodynamiky.
  • Spontánní růst neuspořádanosti. Uspořádanost z neuspořádanosti.
  • Teplota – teplo – entropie.
  • Boltzmannova definice entropie.
  • 11. Co je život?
  • Fyzikální zákony v biologii.
  • Schrödingerovy ideje. Obsah jeho knihy 'Co je život?'.
  • 12.Závěrečná diskuse s náměty studentů a učitele na úpravu obsahu kurzu a stylu studia.
  • LITERATURA
  • Potřebným zázemím je kterákoli studentovi známá středoškolská a univerzitní učebnice fyziky.
  • Student dostane během semestru (1) faksimilia vybraných stránek z obtížně dostupné literatury, (2) české překlady faksimilií, pokud jsou v latině nebo v němčině, (3) listy ke speciálním tématům.
Literatura
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika :vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Brno: VUTIUM, 2000, xxiv, 1198. ISBN 8171962147. info
  • Informace týkající se literatury jsou uvedeny na závěr Osnovy.
  • Information concerning the literature is to be found at the end of the Syllabus.
Výukové metody
Přednáška s diskusí
Metody hodnocení
Typ pracovního semináře (dílna) s výklady a diskusemi. Aktivity studenta: Účast v diskusích, krátká zadaná vystoupení (10 minut), písemné orientační testy ad hoc.
Informace učitele
Individuální konzultace mohou být sjednány při kterékoli pravidelné výuce.

Individual consultations can be setttled at the occasion of any regulare classes.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2001, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2020.