F1030 Mechanika a molekulová fyzika

Přírodovědecká fakulta
podzim 2011
Rozsah
5/2/0. 7 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jana Musilová, CSc. (přednášející)
Mgr. Michael Krbek, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Lenka Czudková, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Michael Krbek, Ph.D.
Rozvrh
Po 15:00–17:50 F2 6/2012, Út 8:00–9:50 F2 6/2012
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F1030/01: Út 16:00–17:50 F2 6/2012
F1030/02: Po 10:00–11:50 F1 6/1014
Předpoklady
Zvládnutí požadavků předmětu Mechanika na úrovni společné části maturity z fyziky.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
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.
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 viskózní 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, rozdělovací funkce, entropie.
  • 14. Tepelné vlastnosti látek. Fázové přechody.
Literatura
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
  • KVASNICA, Jozef. Mechanika. Vyd. 1. Praha: Academia, 1988, 476 s. info
  • MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika pro porozumění i praxi I. Brno: VUTIUM, 2006, 281 s. Vysokoškolské učebnice. ISBN 80-214-2914-3. info
  • 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
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
Informace učitele

Podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty prezenční formy studia:

  1. Absolvování tří tematicky zaměřených průběžných písemek (viz Osnova předmětu), termíny budou oznámeny alespoň dva týdny předem:
    1. tematické celky 1. až 6.,
    2. tematické celky 7. až 9.,
    3. tematické celky 10. až 14.
    Každá písemka je klasifikována podle stupnice uvedené ve Studijním a zkušebním řádu MU. Je třeba, aby stupněm F byla hodnocena nejvýše jedna písemka. K dosažení hodnocení alespoň E na dané písemce je třeba získat nejméně 50 procent z maximálního počtu bodů.
  2. Odevzdání domácích úkolů ukládaných na konci každého cvičení v rozsahu dvou příkladů. Domácí úkoly a jejich opravy je nutné odevzdávat vždy do týdne po uplynutí příslušného cvičení. Výjimku tvoří pouze omluvitelné situace, jako je například nemoc podložená lékařským potvrzením nebo nekonání výuky; v takovém případě je třeba odevzdat úkoly v bezprostředně následující výuce předmětu.
  3. Účast na všech cvičeních. Tento požadavek lze nahradit vypracováním dvou náhradních příkladů za každé cvičení. Náhradní příklady za neúčasti ve cvičení je třeba odevzdat do 20. ledna 2012.
Porušení pravidel 1. až 3. bude posuzováno individuálně v průběhu zkouškového období.
Podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty kombinované formy studia (studenti kombinované formy mohou též zvolit jako alternativu požadavky pro studenty prezenční formy):
  1. Absolvování závěrečné písemky pokrývající látku celého semestru. Termín písemky bude oznámen mailem rozeslaným prostřednictvím Informačního systému v prvním prosincovém týdnu 2011.
  2. Odevzdání domácích úkolů shodných s úkoly pro prezenční formu.
  3. Odevzdání náhradních příkladů za neúčasti ve cvičení (dva příklady za každé cvičení).
  4. Domácí úkoly i příklady za neúčasti ve cvičení je nutno odevzdat do 20. ledna 2012.
Porušení pravidel 1. až 3. bude posuzováno individuálně v průběhu zkouškového období.
Požadavky úspěšného ukončení předmětu:

  1. Znalost základních charakteristik popisu pohybu částice (trajektorie,rychlost, zrychlení,...) a schopnost s nimi počítat.
  2. Schopnost řešit s porozuměním základní úlohy dynamiky hmotného bodu s využitím pohybových zákonů, silových zákonů a zákonů zachování (pohyb částice v silovém poli).
  3. Schopnost aplikovat základní zákony dynamiky a zákony zachování při řešení úloh o pohybu tuhého tělesa (rotace tuhého tělesa kolem pevné osy).
  4. Schopnost použít s porozuměním základní poznatky z mechaniky pro řešení úloh o statické rovnováze a proudění kapalin (rozložení tlaku v kapalině, vytékání kapaliny z nádoby).
  5. Použití zákonů termodynamiky a stavové rovnice ideálního plynu pro praktické výpočty: tepelné kapacity, účinnost strojů.
  6. Interpretovat Maxwellovo rozdělení rychlostí a použít je pro jednoduché praktické výpočty.
Písemná část zkoušky: V části (a) - příklady - se ověřuje schopnost samostatného řešení komplexnějších příkladů (obtížnost stejná nebo poněkud nižší než ve cvičení). Část (b) je test pokrývající jednoduchými úlohami problematiku mechaniky a molekulové fyziky. Ústní část zkoušky: Diskuse o širší problematice úloh z písemné části. Každá část zkoušky je klasifikována, je třeba, aby stupněm F byla hodnocena nejvýše jedna její část (známky z písemné části zkoušky nabývají platnosti až po potvrzení zkoušejícím).
Výsledek ukončení předmětu se stanoví ze všech známek získaných během semestru a všech známek u zkoušky takto: Výsledná známka = (1x známka z první průběžné písemky + 1x známka z druhé průběžné písemky + 1x známka z třetí průběžné písemky + 2x známka z příkladů + 2x známka z testu + 4x známka z ústní zkoušky)/11.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

Zobrazit další předměty

Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.