F4400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky 2

Přírodovědecká fakulta
jaro 2009
Rozsah
1/1. každý druhý týden. 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.
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
Anotace
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.
Klíčová témata
  • 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.
Studijní zdroje a 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.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Typ pracovního semináře (dílna) s výklady a diskusemi. Aktivity studenta: Účast v diskusích, krátká zadaná vystoupení (10 minut), písemné orientační testy ad hoc.
Odkaz a informace vyučujících
Individuální konzultace mohou být sjednány při kterékoli pravidelné výuce.

Individual consultations can be setttled at the occasion of any regulare classes.
Další komentáře
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 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2020.