Fyzika I - B2B02FY1 (přednáší J. Koller)

Podmínky pro udělení zápočtu

1. získat alespoň 30 bodů,
2. odměřit předepsaný počet laboratorních úloh,
3. zpracovat a vyhodnotit takto získaná data do laboratorního sešitu,
   • laboratorní sešit nemusí obsahovat výpočet nejistot ani postup měření
   • grafy v laboratorním sešitu nemusí být velikosti A4
4. odevzdat dva referáty z laboratorních úloh určených cvičícím.
• do bodového hodnocení se počítá jen jeden lépe hodnocený.
• nedoporučuje se zadávat referáty z úloh označených červeným křížkem
• referáty jsou cvičícím přijaty, pokud splňují pokyny pro vypracování referátů, se kterými jsou studenti seznámeni na první hodině laboratorních cvičení.

1. písemky maximálně 50 bodů
   V průběhu semestru se budou psát dvě písemky (P) po 25 bodech. Obě písemky proběhnou v hodinách a místnostech určených přednášejícím.
   Doporučený postup k řešení i opravování příkladů (pro studenty i cvičící):
   •  výchozí vztahy
   •  obecný postup řešení
   •  výsledný vzorec
   •  číselný výsledek s rozměrem
2.  práci na cvičení maximálně 5 bodů (kladné body: počet bodů v pravomoci cvičícího, např. student podal dobrý výkon na početním cvičení, záporné body: za zásadní neznalosti, zásadní nepřipravenost na cvičení, atd.). (P)
3.  protokoly (-4 až 10 bodů) (L).
4.  práci v laboratoři maximálně 5 bodů (kladné body: počet bodů v pravomoci cvičícího, např. student je skvěle připraven na měření, záporné body:  za zásadní neznalosti, zásadní nepřipravenost na měření, atd.). (L)
5. 5 bodů může být získáno za webové testy (I) (+1 bod za test složený na plný počet bodů).

Laboratorní cvičení

Podmínky pro složení zkoušky

1. Zápočet z Fyziky I, který není starší než dva roky
2. V první části zkoušky student musí vyřešit počet příkladů, daný jeho bodovým ziskem ze semináře.  
   

   Nutný počet příkladů	Body ze semináře
   1	65 a více
   2	55 - 64
   3	45 - 54
   4	35 - 44
   5	méně než 35

   Po úspěšném absolvování první části zkouška pokračuje částí druhou
3. Ve druhé části zkoušky student písemně zodpoví položené otázky. Tyto odpovědi jsou bodovány. Lze takto získat až 30 bodů.
4. V ústní části zkoušky student obhajuje známku podle tabulky. A to podle sloupce, ve kterém dosáhne na lepší hodnocení.
   

   			zkoušková písemka	seminář + zkoušková písemka
   A	výborně	1	25	90
   B	velmi dobře	1-	23	80
   C	dobře	2	20	70
   D	uspokojivě	2-	18	60
   E	dostatečně	3	15	50
   				Zkoušková písemka musí být minimálně za 12 bodů.

Doporučená literatura

• Kubeš P., Kyncl Z.: Fyzika I, skripta ČVUT FEL Praha 2003
• Štoll I.: Mechanika, skripta ČVUT FJFI Praha 2010
• Štoll: Elektřina a magnetismus, skripta FJFI
• Halliday, Resnick, Walker: Fyzika 1-5, Vutium-Prometheus Brno 2000 (Originál: Fundamentals of Physics, Willey & Sons)
• Sedlák, Štoll: Elektřina a magnetismus, Academia
• Feynman P.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1-3, Fragment Havlíčkův Brod 2000
• Pekárek S., Murla M.: Fyzika I-semináře, skripta ČVUT FEL Praha 1997
• Murla, Pekárek: Fyzika II-semináře, skripta FEL
• Kulhánek, Malinský, Murla, Pekárek, Plocek: Fyzika 2 - semináře, skripta FEL
• Bednařík M., Jiříček O., Koníček P.: Fyzika I a II – laboratorní praktikum, skripta ČVUT FEL Praha 2003
• Baiser A.: Úvod do moderní fyziky, Academia Praha 1975

Tematické okruhy ke zkoušce z předmětu FYZIKA I (B2B02FY1)

1. Rozdělení fyzikálních veličin. Základní druhy fyzikálních polí. Souřadnicové systémy.
2. Soustavy fyzikálních jednotek. Soustava jednotek SI.
3. Mechanika a její dělení. Newtonovský čas a prostor. Einsteinovský časoprostor.
4. Kinematika hmotného bodu, dráha, rychlost, zrychlení, tečné a normálové zrychlení.
5. Kruhový pohyb, jeho vektorový popis. Úhlová rychlost a úhlové zrychlení. Souvislost úhlové a translační rychlosti. Rozklad zrychlení na tečnou a normálovou složku pro kruhový pohyb.
6. Vrh kolmý vzhůru, vrh šikmý.
7. Dynamika. Čtyři základní typy interakcí.
8. Newtonovy zákony, hybnost, Newtonova pohybová rovnice, inerciální vztažná soustava.
9. Translační pohyb v neinerciální vztažné soustavě. Rotační pohyb v neinerciální soustavě. Síly pravé a zdánlivé (fiktivní).
10. Pohyb na povrchu Země. Tíhové pole. Působící síly. Eulerova síla. Odstředivá síla. Coriolisova síla.
11. Impuls síly. Práce. Souvislost práce a kinetické energie. Výkon.
12. Konzervativní silové pole. Potenciální energie v konzervativním poli. Zachování mechanické ener- gie v konzervativním poli. Homogenní pole, pole centrálních sil.
13. Zobecněné souřadnice a zobecněné rychlosti. Lagrangeova funkce. Hamiltonův princip.
14. Lagrangeovy rovnice druhého druhu pro konzervativní systémy. Lagrangeovy rovnice II druhu pro konzervativní systémy v pro jeden rozměr Kartézské soustavě.
15. Zobecněné hybnosti. Hamiltonova funkce, Hamiltonovy kanonické rovnice.
16. Mechanické vazby.
17. Soustava částic, síly vnitřní, vnější, izolovaná soustava, stupeň volnosti.
18. První věta impulsová pro soustavu částic. Zákon zachování hybnosti v izolované soustavě.
19. Hmotný střed soustavy hmotných bodů, soustava hmotného středu. Těžišťová soustava.
20. Moment síly a moment hybnosti vzhledem k bodu.
21. Druhá věta impulsová pro soustavu částic. Zákon zachování momentu hybnosti v izolo- vané soustavě.
22. Mechanická energie soustavy hmotných bodů a její zachování.
23. Tuhé těleso, skládání sil. Těžiště tuhého tělesa.
24. Kinetická energie rotačního pohybu tuhého tělesa, moment setrvačnosti vzhledem k ose.
25. Steinerova věta.
26. Moment síly vzhledem k ose, moment hybnosti vzhledem k ose.
27. První a druhá věta impulsová pro tuhé těleso. Pohybová rovnice pro otáčení tuhého tělesa kolem pevné osy.
28. Königova věta pro tuhé těleso.
29. Harmonické kmity a jejich analogie. Netlumené kmity. Parabolická potenciálová jáma. Pohybová rovnice netlumených kmitů a její obecné řešení.
30. Tlumené kmity. Odporová síla. Pohybová rovnice tlumených kmitů. Malý, kritický a silný útlum.
31. Pohybová rovnice tlumených kmitů s malým útlumem a její obecné řešení.
32. Logaritmický dekrement útlumu.
33. Pohybová rovnice tlumených kmitů s kritickým útlumem a její obecné řešení.
34. Pohybová rovnice tlumených kmitů se silným útlumem a její obecné řešení.
35. Vynucené kmity. Pohybová rovnice vynucených kmitů, její obecné řešení. Rezonance amplitudy. Rezonanční křivka. Rezonanční úhlová frekvence. Rezonance výchylky. Rezonance energie. Činitel jakosti. Skládání kmitů.
36. Gravitační pole. Newtonův gravitační zákon. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Gravitační pole soustavy hmotných bodů a těles se spojitě rozloženou hmotou. Potenciální energie tělesa v gravitačním poli.
37. Pohyb v centrálním silovém poli, moment síly, moment hybnosti. Keplerovy zákony. Plošná rychlost. Odvození druhého Keplerova zákona.
38. Elektrický náboj a jeho základní vlastnosti. Elektrostatické pole. Coulombův zákon, princip super pozice. Vektor intenzity elektrického pole.
39. Vektor elektrické intenzity pro soustavu bodových nábojů. Siločáry elektrického pole.
40. Průmyslové aplikace elektrostatických interakcí.
41. Potenciál elektrostatického pole soustavy bodových nábojů. Souvislost potenciálu elektrostatického pole soustavy bodových nábojů s jeho intenzitou. Práce v elektrostatickém poli. Elektrické napětí.
42. Spojitě rozložený elektrický náboj. Intenzita a potenciál elektrického náboje rozloženého objemově, plošně a na křivce.
43. Tok intenzity elektrostatického pole. Gaussův zákon elektrostatiky ve vakuu. Gaussův zákon elektrostatiky ve vakuu pro kulovou plochu.
44. Vodič v elektrostatickém poli. Elektrostatická indukce. Směr elektrické intenzity na povrchu vodiče. Faradayova klec.
45. Elektrický dipól. Elektrický dipólový moment. Potenciál elektrického dipólu. Intenzita elektrického dipólu. Pohyb elektrického dipólu ve vnějším homogenním a nehomogenním elektrickém poli. Síla působící na elektrický dipól ve vnějším elektrickém poli. Moment síly působící na elektrický dipól ve vnějším elektrickém poli. Princip ohřevu vody v mikrovlnném poli.
46. Elektrické pole v dielektriku, vázané náboje. Vektor elektrické polarizace. Souvislost vektoru elektrické polarizace s plošnou hustotou vázaného náboje.
47. Gaussův zákon pro elektrické pole v dielektriku. Vektor elektrické indukce.
48. Kondenzátor, kapacita kondenzátoru. Energie deskového kondenzátoru.
49. Hustota energie elektrického pole v deskovém kondenzátoru. Hustota energie elektrického pole ve vakuu a v dielektriku. Energie elektrického pole.
50. Elektrický proud. Okamžitý proud. Vektor hustoty elektrického proudu. Proudová čára. Proudová trubice.
51. Rovnice kontinuity elektrického proudu. 1. Kirchhoffovo pravidlo.
52. Ohmův zákon.
53. 2. Kirchhoffovo pravidlo.
54. Jouleův zákon.
55. Stacionární magnetické pole, Lorentzova síla
56. Vektor magnetické indukce, magnetické indukční čáry
57. Biotův-Savartův-Laplaceův zákon
58. Ampérův zákon pro magnetické pole ve vakuu
59. Magnetický indukční tok
60. Magnetický dipól, magnetický dipólový moment, magnetická indukce magnetického dipólu. Silové působení na magnetický dipól.
61. Silové účinky magnetického pole na smyčku, kterou protéká proud. Princip elektromagnetického děla.
62. Magnetické pole v látkovém prostředí, vektory magnetizace a magnetické polarizace, vázané proudy.
63. Ampérův zákon pro magnetické pole v magnetiku, vektor intenzity magnetického pole.
64. Materiálový popis magnetik, ideálně tvrdé a ideálně měkké magnetikum.
65. Faradayův zákon elektromagnetické indukce, indukované elektromotorické napětí.
66. Magnetoelektrická indukce, Maxwellův posuvný proud.
67. Maxwellovy rovnice v obecném tvaru. Maxwellovy rovnice pro vakuum. Maxwellovy rovnice v materiálovém prostředí.
68. Hustota energie elektromagnetického pole.
69. Základní postuláty speciální teorie relativity.
70. Lorentzova transformace. Lorentzova transformace pro dvojici událostí. Dilatace času, kontrakce délek.
71. Relativistická hybnost. Relativistická hmotnost. Kinetická energie v relativitě. Celková a klidová energie v relativitě.
72. Základní postuláty obecné teorie relativity. Důsledky a projevy obecné teorie relativity.
73. Základní typy deformací, mechanické napětí, trhací zkouška, deformační křivka.
74. Hookův zákon pro prodloužení materiálu, Hookův zákon pro příčné zkrácení materiálu, Youngův modul pružnosti, Poissonovo číslo.
75. Pascalův zákon, princip hydraulického zařízení.
76. Archimédův zákon, hydrostatický tlak.
77. Rovnice kontinuity, proudnice, proudová trubice.
78. Bernoulliho rovnice, hydrodynamický paradox.
79. Barometrická formule.
80. Eulerovy hydrodynamické rovnice pro ideální tekutiny.

Typové příklady:

Výběr slidů z přednášek:

Poslední změna 2. 10. 2017