Mechanika a molekulová fyzika je tradiční úvodní disciplinou základního kurzu obecné fyziky, zejména díky své názornosti a přístupnosti lidskému smyslovému vnímání. Předmět je určen studentům odborné fyziky a učitelství fyziky a sleduje především tyto cíle:
* Seznámit studenty s problémy a metodami klasické mechaniky a molekulové fyziky na úrovni základního univerzirního kursu, s použitím přiměřeného aparátu matematické analýzy a algebry.
* Formou praktické výuky názorné a přístupné disciplíny včetně demonstračních experimentů uvést studenty do problematiky postupů a metod fyziky, vytvářejících fyzikální myšlení budoucího odborného či vědeckého pracovníka, nebo učitele. Absolvováním předmětu získá student tyto znalosti a dovednosti:
* Základní znalost a přehled o stavbě fyziky jako disciplíny.
* Schopnost rozeznat základní stavební kameny fyzikální disciplíny: vstupní experiment, principy fyzikální disciplíny (axiomy), odvozená tvrzení (fyzikální zákony), ověřovací experiment.
* Posoudit úlohu matematického aparátu ve fyzice.
* Schopnost aplikovat na problémy mechaniky matematický aparát.
* Schopnost vyvozovat z fyzikálních principů klasické mechaniky odvozená tvrzení (např. z Newtonových zákonů impulzové věty, zákony zachování, apod.)
* Schopnost vytvářet zjednodušující fyzikální modely mechanických soustav. * Schopnost posoudit aproximativní charakter některých modelů a postupů v mechanice z hlediska fyzikálního i matematického.
* Schopnost řešit příklady a úlohy z klasické mechaniky částic, soustav částic a kontinua na úrovni základního univerzitního kurzu obecné fyziky.
* Schopnost interpretovat základní demonstrační experimenty. Výstupy z učení
Absolvováním předmětu získá student tyto znalosti a dovednosti:
* Základní znalost a přehled o stavbě fyziky jako disciplíny.
* Schopnost rozeznat základní stavební kameny fyzikální disciplíny: vstupní experiment, principy fyzikální disciplíny (axiomy), odvozená tvrzení (fyzikální zákony), ověřovací experiment.
* Posoudit úlohu matematického aparátu ve fyzice.
* Schopnost aplikovat na problémy mechaniky matematický aparát.
* Schopnost vyvozovat z fyzikálních principů klasické mechaniky odvozená tvrzení (např. z Newtonových zákonů impulzové věty, zákony zachování, apod.)
* Schopnost vytvářet zjednodušující fyzikální modely mechanických soustav. * Schopnost posoudit aproximativní charakter některých modeiů a postupů v mechanice z hlediska fyzikálního i matematického.
* Schopnost řešit příklady a úlohy z klasické mechaniky částic, soustav částic a kontinua na úrovni základního univerzitního kurzu obecné fyziky.
* Schopnost interpretovat základní demonstrační experimenty. Osnova
1. Experiment ve fyzice.
2. Veličiny charakterizující pohyb těles.
3. Vztažné soustavy.
4. Nerelativistická dynamika částice: Zákony newtonovské mechaniky.
5. Pohybové rovnice a jejich řešení.
6. Základní myšlenky relativistické mechaniky.
7. Práce a mechanická energie, mechanika dvoučásticové izolované soustavy.
8. Mechanika soustavy částic: Hybnost a moment hybnosti, impulzové věty a zákony zachování.
9. Pohyb tuhého tělesa.
10. Mechanika spojitých prostředí: Statická rovnováha kapaliny.
11. Pohyb ideální a viskózni kapaliny.
12. Makroskopické soustavy-termodynamický popis: Makrostav soustavy, rovnovážné stavy a vratné děje, termodynamické zákony, základní myšlenky nerovnovážné termodynamiky.
13. Makroskopické soustavy-statistický popis: Mikrostav soustavy, rozdělovači funkce, entropie.
14. Tepelné vlastnosti látek. Fázové přechody. Literatura
povinná literatura
MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika pro porozumění i praxi I. Brno: VUTIUM, 2006. 281 s. Vysokoškolské učebnice. ISBN 80-214-2914-3. info
doporučená literatura
KVASNICA, Jozef. Matematický aparát fyziky. Vyd. 1. Praha: Academia, 1989. 383 s. ISBN 8020000887. info
FEYNMAN, Richard Phillips, Robert B. LEIGHTON a Matthew L SANDS. Feynmanove prednášky z fyziky. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1986. 451 s. info
neurčeno
HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prométheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
KVASNICA, Jozef. Mechanika. Vyd. 1. Praha: Academia, 1988. 476 s. info Výukové metody
Přednáška: teoretická výuka kombinovaná s demonstračními experimenty včetně jejich fyzikálního výkladu. Cvičení: teoretické cvičení zaměřené na procvičení základních pojmů a zákonů mechaniky, samostatné řešení úloh, včetně úloh komplexnějšího charakteru
Metody hodnocení
Výuka: přednáška, konzultační cvičení Zkouška: písemná (dvě části: (a) úlohy, (b) test) a ústní Navazující předměty F4120 Teoretická mechanika Informace učitele
Požadavky cvičení - prezenční forma studia:
1) Účast ve cvičení je povinná a je kontrolována.
2) Na každé cvičení se nejméně týden předem zadává cca 10 úloh, jejichž řešení jsou všichni studenti povinni si připravit tak, aby je byli schopni v tomto cvičení provést a podrobně okomentovat. Aktivita ve cvičení je zaznamenávána a bude zohledněna při závěrečné klasifikaci předmětu.
3) V každém cvičení píší studenti test - doba trvání cca 15 minut. Výsledky těchto testů jsou bodovány a v závěru semestru souhrnně klasifikovány na základě bodového zisku. Známka je započtena do výsledné klasifikace zkoušky.
4) Případná neúčast v jednotlivém cvičení musí být řádně omluvena vyučujícímu, který také rozhoduje o přijetí omluvy. Omluvená neúčast v jednotlivém cvičení bude kompenzována vypracováním pěti úloh spadajících do oblasti probírané problematiky a odevzdaných nejpozději v příštím cvičení. (Ve zdůvodněných případech může termín odevzdání vyučující výjimečně prodloužit.) Test zameškaný v důsledku omluvené neúčasti v jednotlivém cvičení je student povinen absolvovat v nejbližším ze tří náhradních termínů, které budou stanoveny na konec první, druhé a poslední třetiny semestru.
Požadavky cvičení - kombinovaná forma studia + celoživotní vzdělávání:
1) Účast ve cvičení není povinná. Každý student je však administrativně veden v určité seminární skupině, při čemž jeho příslušnost k seminární skupině je dána studovaným oborem.
2) Každý student se může účastnit jednotlivých cvičení své seminární skupiny. V tom případě pro jeho jednotlivé účasti platí v plném rozsahu body 2) a 3) požadavků cvičení pro prezenční formu studia.
3) Ke každému cvičení, jehož se ve své seminární skupině nezúčastní, vypracovává řešení pěti předem zadaných úloh (výpočet a stručný komentář k postupu), která odevzdá nejpozději na konci první, resp. druhé, resp. poslední třetiny semestru (z tématiky první, resp. druhé, resp. poslední třetiny semestru). Úroveň řešení je hodnocena a bude zohledněna při závěrečné klasifikaci předmětu.
4) Na konci první, druhé a poslední třetiny semestru student absolvuje prezenční test pokrývající látku cvičení, jichž se v příslušné třetině semestru nezúčastnil. Výsledky těchto testů jsou bodovány a v
záveru semestru souhrnně klasifikovány na základě bodového zisku. Známka je započtena do výsledné klasifikace zkoušky.
Zkouška:
1) Podmínkou přístupu ke zkoušce je splnění všech požadavků cvičení, přičemž výsledná klasifikace průběžných testů nesmí být „F". (Výsledná klasifikace je „F", jestliže student získal v průběžných testech méně než 50% bodů.)
2) Zkouška je písemná a ústní.
3) Písemná část zkoušky má dvě části, zvlášť klasifikované: - úlohy 90 min (4 úlohy komplexnějšího charakteru, zahrnující výpočty, úroveň obtížnosti odpovídá cvičení) - test 60 min (10 otázek, resp. krátkých úloh bez složitých výpočtů, pokrývajících celou látku
4) Ústní zkouška - rozprava o problematice písemky, otázky z celé látky. Ústní zkouška je veřejná.
5) Do výsledné klasifikace je započtena známka ze semestrálních testů, známky z obou částí písemky u zkoušky a známka z ústní části zkoušky. Je-li známka u ústní části „F", je výsledná známka „F".
Konzultace:
Studenti mohou po předchozí domluvě konzultovat problematiku cvičení s vyučujícími ve cvičení, s přednášejícími, popřípadě s asistenty - doktorandy Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky, kteří se věnují opravě úloh: Mgr. Ing. Arch. Petr Kurfürst, Mgr. Michal Prišegen.