F3400 Elementary concepts and principles of classical mechanics 1

Faculty of Science
Autumn 2007 - for the purpose of the accreditation
Extent and Intensity
1/1. 2 credit(s). Type of Completion: z (credit).
Teacher(s)
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (lecturer)
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc.
Prerequisites
Absolvování předmětu F1030 Mechanika a molekulová fyzika nebo tomu odpovídající znalosti.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Doporučené dvouhodinové předměty F3400 a F4400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky 1, 2 (nominálně 1 hodina přednášky, 1 hodina cvičení) jsou koncipovány především pro zájemce, kterým jsou tyto pojmy a zákony sice už známy, kteří se však chtějí seznámit s metodologií budování pojmů a s postupy vedoucími k formulací různých kategorií zákonitostí (pravidlo, zákon, princip, axiom). Výuková forma zahrnuje výklad, diskusi, studentské minireferáty a testy. Minireferáty slouží k pokusům o didakticky hodnotnou prezentaci jejich fyzikálního obsahu a k celkové kultivaci projevu. U testů jde kromě fyzikálního obsahu i o formálně hodnotnou úroveň písemného a grafického projevu. Ke komplexnímu využití složek výuky je použito mj. širších souvislostí s latinským originálem a s překlady Newtonových formulací zákonů pohybu a s Einsteinovou prací s jeho původním odvozením vztahu hmotnost-energie. -- Nepovinné předměty F3400 a F4400 mohou být užitečné pro studenty se zájmem o přírodní vědy a o vzdělávání v přírodních vědách jdoucím nad minimum potřebné pro absolvování studijního programu.
Syllabus (in Czech)
  • F3400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky. 01. Fyzikální pojmy a zákony z pohledu studenta, z pohledu učitele fyziky, z pohledu inženýra a z pohledu fyzika. Typologie vědění - data, informace, vědění, porozumění, moudrost; transfer, tvorba. 02. Einsteinův "Annus mirabilis 1905": březen 1905 Kvantová fyzika, fotony; květen 1905 Statistická fyzika, atomy; červen 1905 Relativita; září 1905 Vztah energie-hmotnost. 03. Einsteinovo prvotní odvození vztahu hmotnost-energie. Závisí setrvačnost tělesa na jeho energiovém obsahu? Thomsonova definice energie. Zavedení hmotnosti Newtonovým třetím axiomem pohybu. 04. Homogenita prostoru a zákon zachování hybnosti. Izotropnost prostoru a zákon zachování momentu hybnosti. Homogenita času a zákon zachování energie. 05. Avogadrův zákon a Loschmidtova konstanta. Stanovení Loschmidtovy konstanty z makroskopické hustoty a mikrostrukturních parametrů. 06. Meziatomové vzdálenosti. Pojmy z oblasti fyzikálního měření: správnost (vztah ke skutečnost), přesnost ((vztah k reprodukovatelnosti), citlivost (vztah k mezní přesnosti). Vlnová délka jako délkový normál. Přenášení chyb; zpřesňovací činitel metody. Mezinárodní rentgenometrický projekt IUCr. 07. Vztažné systémy a kosmické rychlosti. Transformace kinematických a dynamických veličin: poloha, rychlost, zrychlení; hybnost, zhybnění, energie. Stacionární družice. Intervaly první, druhé, třetí kosmické rychlosti. Machův princip. 08. Zhybnění a Newtonův druhý axiom pohybu. Interakční zákony: pružnost, gravitace, elektromagnetismus. Síly: Hooke, Newton, Coulomb, Lorentz,Archimedes, Stokes, Einstein. Obecný pojem síla. 09. Od druhého axiomu k zákonům zachování. První impulzová věta. Zákon zachování hybnosti soustavy. Druhá impulzová věta. Zákon zachování momentu hybnosti soustavy. Kinetická energie. Potenciální energie. Zákon zachování energie. 10. Rekapitulace. Vybudování pojmů hmotnost, zhybnění, síla, potenciální energie. Newtonovo zahrnutí rotace do prvního axiomu. Struktura newtonovské mechaniky. 11. Výhled k Základním pojmům a zákonům klasické fyziky 2. Kinetická teorie látky. Brownův pohyb. Ideální plyn. Hybnost a energie při rázu koulí. Viriál a jeho aplikace. Tepelná energie. Teplota. Teplo. Práce. Mikropráce. Vnitřní energie. Vnější energie. Königova věta. První věta termodynamiky. Popperovy tři světy.
Assessment methods (in Czech)
Výklad s následnou diskusí a zodpovězením dotazů. Průběžné testy po jejich předchozí přípravě, diskuse o jednotlivostech z elaborátů. Minireferáty na samostatně zvolená témata. Podrobný rozbor českého překladu článku Einstein A.: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? Ann. d. Physik 18 (1905) 639-641. Probrána budou všechna témata osnovy, některá však jen informativně s tím, že k jejich podrobnému probrání dojde až v jarním semestru v předmětu F4400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky 2. Zápočet na základě aktivity v průběhu semestru včetně výsledků testů, resp. na základě závěrečného testu a diskuse o jeho obsahu. Další podrobnosti budou sděleny v úvodní přednášce a v úvodním cvičení.
Language of instruction
Czech
Follow-Up Courses
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is taught annually.
The course is taught: every week.
The course is also listed under the following terms Autumn 2010 - only for the accreditation, Autumn 2000, Autumn 2001, Autumn 2002, Autumn 2003, Autumn 2004, Autumn 2005, Autumn 2006, Autumn 2007, Autumn 2008, Autumn 2009, Autumn 2010, Autumn 2011, Autumn 2011 - acreditation, spring 2012 - acreditation, Autumn 2012, Autumn 2013, Autumn 2014, Autumn 2015, Autumn 2016, autumn 2017, Autumn 2018, Autumn 2019.