F1040 Mechanics and molecular physics

Faculty of Science
Autumn 2014
Extent and Intensity
3/2. 4 credit(s) (plus extra credits for completion). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (lecturer)
Mgr. Jiří Bartoš, PhD. (seminar tutor)
Mgr. Filip Hroch, Ph.D. (seminar tutor)
doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc. (seminar tutor)
Mgr. Michal Čech, Ph.D. (assistant)
Mgr. Matúš Kocka (assistant)
Mgr. Michael Krbek, Ph.D. (assistant)
Mgr. Ing. arch. Petr Kurfürst, Ph.D. (assistant)
Mgr. Bc. Tomáš Řiháček, Ph.D. (assistant)
Guaranteed by
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc.
Supplier department: Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Timetable of Seminar Groups
F1040/P1: Thu 9:00–11:50 F2 6/2012
F1040/P2: Thu 12:00–14:50 F2 6/2012
F1040/01: Thu 12:00–13:50 F3,03015
F1040/02: Thu 17:00–18:50 F3,03015
F1040/03: Tue 15:00–16:50 F1 6/1014
F1040/04: Wed 10:00–11:50 F1 6/1014
Prerequisites
Requirements of Mechanics and molecular physics as one of disciplines of the common part of leaving examination of Physics.
Course Enrolment Limitations
The course is offered to students of any study field.
Abstract
Mechanics and molecular physics is the introductory discipline of most university courses of general physics. Such its role is determined by its illustrativity and accessibility to human sensuous perceiving. The discipline is devoted to students of physics and physics teaching. The two main goals are followed:

* To present to students the problems and methods of classical mechanics on the university course level, including the adequate calculus of mathematical analysis and algebra.

* By the practical teaching of such illustrative and accessible discipline, including the demonstration experiments, to introduce students into procedures and methods of physics, which form the physical thinking of a future specialists, scientists and teachers.

Absolving the course a student obtains following abilities and skills:

* Basic knowledge of the system of physics as a discipline.
* Ability to identify fundamental elements of a physical discipline: introductory experiment, principles of the physical discipline(axioms), derived assertions (physical laws), verification experiment.
* The role of mathematics in a physical discipline.
* Ability to apply mathematical tools to problems of physics.
* Ability to obtain derived assertions (physical laws) from principles of classical mechanics(e.g. impulse theorems or conservation laws from Newton laws (axioms), etc.)
* Ability to construct simplified models of mechanical systems.
* Ability to validate an approximate character of models and methods in mechanics from both the physical and mathematical point of view.
* Ability to solve problems and examples of mechanics of classical particles and their systems as well as continuum at the level of basic university course of general physics.
* Ability to interpret fundamental experiments in mechanics.
Key topics
  • 1. Experiment in physics.
  • 2. Quantities characterizing the motion of bodies.
  • 3. reference frames.
  • 4. Non-relativistic particle dynamics: Fundamental laws of newtonian mechanics.
  • 5. Equations of motion and their solutions.
  • 6. Basic ideas of relativistic mechanics.
  • 7. Work and mechanical energy, mechanics of two-particle isolated system.
  • 8. Mechanics of particle systems: Momentum and angular momentum, momentum laws and conservation laws.
  • 9. Motion of rigid bodies.
  • 10. Mechanics of continuous media: Equilibrium of a liquid. 11. Motion of an ideal and viscous liquid.
  • 12. Macroscopic systems-thermodynamical approach: Macro-state of a system, equilibrium states and stationary processes, thermodynamical laws, basic ideas of non-equilibrium thermodynamics.
  • 13. Macroscopic systems - statistical approach: Micro-state of a system, distribution function, entropy.
  • 14. Thermal properties of matter. Phase transitions.
Study resources and literature
  • HALLIDAY, David; Robert RESNICK and Jearl WALKER. Fyzika (Physics). 1st ed. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
  • KVASNICA, Jozef. Mechanika. Vyd. 1. Praha: Academia, 1988, 476 s. info
  • MUSILOVÁ, Jana and Pavla MUSILOVÁ. Matematika pro porozumění i praxi I (Mathematics for understanding and praxis). Brno: VUTIUM, 2006, 281 pp. 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 and Matthew L. SANDS. Feynmanove prednášky z fyziky. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1986, 451 s. info
Approaches, practices, and methods used in teaching
Lectures: theoretical explanation of basic concepts and laws of mechanics, combined with demonstration experiments accompanied by correct physical interpretation. Consultative exercises: solving problems for understanding of basic concepts and laws, contains also more complex problems
Method of verifying learning outcomes and course completion requirements
Teaching: lectures, consultative exercises Exam: written test (two parts: (a) solving problems, (b) test) and oral exam.
Language of instruction
Czech
Follow-Up Courses
Teacher's information
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 závěru 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. Matúš Kocka.
Further comments (probably available only in Czech)
Study Materials
The course is taught annually.
Listed among prerequisites of other courses
The course is also listed under the following terms Autumn 2007 - for the purpose of the accreditation, Autumn 2010 - only for the accreditation, 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 2015, Autumn 2016, autumn 2017, Autumn 2018, Autumn 2019, Autumn 2020, autumn 2021, Autumn 2022, Autumn 2023, Autumn 2024, Autumn 2025, Autumn 2026.
  • Enrolment Statistics (Autumn 2014, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/autumn2014/F1040