F3400 Základní pojmy a zákony klasické fyziky 1

Přírodovědecká fakulta
podzim 2012
Rozsah
1/1. 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.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 12:00–12:50 Fs1 6/1017, St 13:00–13:50 Fs1 6/1017
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) dobré porozumění metodologii budování fyzikálního pojmů, (2) uplatnit je u pojmů newtonovské mechaniky, (3) odvození jejích zákonů z Axiomů.
Značná pozornost je věnována myslitelné vadnosti pojmů a možným nesprávným interpretacím Newtonových zákonů.
Organickou součástí kurzu jsou fyzikálněhistorické jednotlivosti a poznámky k tematickým aktualitám.
Klíčová témata
  • 1. Příklady nekorektního užívání termínů, vadných definic pojmů a nesprávné interpretace vztahů a zákonů: Newtonovy zákony – Síla – Volný pád – První věta termodynamiky.
  • 2. Interakční zákony. Galileo, Hooke, Newton, Coulomb, Archimedes. Stokes, Lorenz. Princip superpozice.
  • 3. Vybudování pojmu síla. Druhý axiom. Definice vs. přírodní zákon.
  • 4. Hmotnost. Primární pojmy. Definované pojmy. Vybudování pojmů setrvačná hmotnost, gravitační hmotnost, jejich rozdílnost a jejich ekvivalence.
  • 5. Časová a dráhová integrace druhého axiomu. Změna hybnosti. Impuls síly. Změna kinetické energie. Práce síly. Dvoučásticové soustavy. Aditivnost kinetické energie. Konfigurační charakteristika soustavy. Potenciální energie soustavy. Aditivnost potenciálních energií.
  • 6. Zákon zachování mechanické energie. Princip zachování energie.
  • 7. Transformace statických a kinetických stavových charakteristik. Vztažná soustava, souřadnicové systémy. Inerciální soustava. Základní konfigurace soustavy. 'Libovolnost' hodnot kinetické a potenciální energie.
  • 8. Ekvivalence gravitačního pole a zrychlení vztažné soustavy. 'Fiktivní' síly.
  • 9. Mnohačásticová soustava. Soustava a okolí. Vnitřní a vnější interakce.. Střed hmotnosti, hmotný střed. Hybnost, moment hybnosti, vlastní moment hybnosti. Kinetická energie, vlastní kinetická energie. Viriál.
  • 10. Impulsové věty. Zákony zachování hybnosti a momentu hybnosti.
  • 11. Struktura newtonovské mechaniky.
  • 12. Einsteinovo odvození vztahu hmotnost–energie.
  • 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,
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Přednáška s diskusí
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Typ pracovního semináře (dílna) s výklady a diskusemi. Aktivity studenta: Účast v diskusi, krátká zadaná vystoupení (10 minut), písemné orientační testy ad hoc.
Navazující předměty
Odkaz a informace vyučujících
Individuální konzultace mohou být sjednány při kterékoli pravidelné výuce.
Individual consultations can be settled at the occasion of any regular classes.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, 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, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019.